2020 Nobel Fizik Ödülü'nü Kazanan Bilim İnsanları Neler Başardılar?
bilindiği gibi, 2020 nobel fizik ödülü roger penrose, reinhard genzel ve andrea ghez'a verildi. ödülü sırasıyla 1/2, 1/4 ve 1/4 şeklinde paylaştılar.
ödülün yarısını kazanan roger penrose
özellikle, zihnin gölgeleri (shadows of the mind) gibi muhteşem bir esere imza atan ve 1988'de hawking ile birlikte aldıkları wolf prize in physics'in de sahibi, zamanın ve uzayın doğası kitabıyla da bilinen roger penrose'a büyük ilgim olması dolasıyla ayrıntılara girme gereği duyuyorum. hawking, yaşadığı süre boyunca nobel fizik ödülü alamasa da, penrose sonunda bu ödülün sahibi oldu. bunun yanında penrose için sanki biraz erken verimiş bir ödül. adam bildiğin 90 yaşına geldi.
kara deliklerin oluşumlarının, einstein'ın genel görelilik teorisinin aslında sağlam bir öngörüsü olduğuna yönelik keşifinden ötürü, roger penrose ödülün yarısını aldı. kısaca, roger penrose, genel görelilik teorisinin sonuçlarının doğrudan kara deliklerin oluşumunun kaçınılmaz nedeni olabileceğini gösterdi. özetle, penrose’un tekillik teorisi (penrose–hawking singularity theorems) keşfi, kara deliklerin, genel görelilik teorisinin oldukça net bir sonucu olduğunu gösterdi. (https://en.m.wikipedia.org/…ng_singularity_theorems)
ödülün kalan kısmı ise reinhard genzel ve andrea ghez'e verildi
bunlar da samanyolu'nun merkezinde süper kütleli bir cismi keşfetmelerinden ötürü ödüle layık oldular. reinhard genzel ve andrea ghez, gökadamızın merkezindeki yıldızların yörüngelerini görünmez ve son derece ağır bir nesnenin yönettiğini keşfettiler. bunun şu an bilinen tek açıklaması ise, bu nesnenin süper kütleli bir kara delik olması gerektiği.
gelelim tekrardan penrose’a
roger penrose, kara deliklerin albert einstein'ın genel görelilik teorisinin doğrudan bir sonucu olduğunu kanıtlamak için ustaca matematiksel yöntemler kullandı. normalde einstein’ın kendi teorisi olan genel görelilik denklemlerinin genel çözümleri, karadeliklerin kaçınılmaz varlığını matematiksel olarak ortaya koyuyor. ancak buna rağmen einstein, içlerine düşen her şeyi yutan bu süper ağır canavarlara yani karadeliklerin gerçekten var olduğuna inanmamıştır.
1965'te, einstein'ın ölümünden on yıl sonra roger penrose, kara deliklerin gerçekten oluşabileceğini teorik olarak kanıtladı ve onları ayrıntılı olarak tanımladı. bu arada, bu çığır açan makalesi, einstein'dan bu yana genel görelilik teorisine hâlâ en önemli katkı olarak kabul ediliyor.
kara deliklerin doğru koşullar altında oluşup oluşmayacağı roger penrose'u şaşırtan bir soruydu. sorunun cevabı, kendisinin daha sonra hatırladığı üzere, 1964 sonbaharında, penrose'un birkbeck, university of london'da matematik profesörü olduğu sırada, londra'da bir meslektaşıyla yaptığı yürüyüş sırasında ortaya çıktı. bu yürüyüş esnasında ara bir sokakta gezinirlerken, penrose'un aklına bir fikir geldi. sıkışmış yüzeyler (trapped surfaces) adını verdiği bu fikir aslında, bir kara deliği tanımlamak için çok önemli bir matematiksel araçtı. bu sıkışmış yüzeyleri kullanarak penrose, bir kara deliğin her zaman bir tekilliği, yani uzay-zaman eğriliğinin sonsuz olduğu bir sınırın varlığını gizlediğini ortaya çıkardı. bu yüzeyler, penrose’un tekillik teoremi ispat etmesinde merkezi bir kavram haline geldi. onun inşa ettiği topolojik yöntemler, evrenimizin incelenmesinde artık paha biçilmez araçlardır.
reinhard genzel ve andrea ghez de 1990'ların başından beri galaksimizin merkezindeki “sagittarius a” adlı bir bölgeye odaklandı
onların kurdukları 2 ayrı ekip, samanyolu'nun ortasında yer alan parlak yıldızların yörüngelerini artan hassasiyetle haritalandırdı. bu yıldızları çeken ve baş döndürücü hızlarda dönmelerine yol açan son derece ağır bir nesnenin varolması gerektiği, onların ölçümleri ile ortaya çıktı. yani resmen güneş sistemimizden daha büyük olmayan bir bölgede yaklaşık dört milyon güneş kütlesine eşdeğer bir kütle yoğunlaşmış durumda.
normalde andrea ghez, ocak 2020’de sagittarius a’nin etrafında dönen 4 adet “g nesnesi" ni ortaya çıkaran bilim insanlarından. daha önceden bunlardan 2 tane olduğu biliniyordu. nature ’daki asıl makale: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1883-y
bu g nesneleri (g-objects) garip davranışlar sergileyen nesneler. nşa’da çok yoğun ve kompakt yapıda olmalarına karşın, karadeliğe yaklaştıklarında esneyip, uzuyorlar.
kısacası, genzel ve ghez, dünya atmosferinin neden olduğu bozulmaları telafi etmek için yeni teknikler geliştirdiler, özgün araçlar inşa ettiler ve uzun vadeli çalışmaları, samanyolu'nun merkezinde süper kütleli bir kara deliğin varolması gerektiğinin belki de en ikna edici kanıtını ortaya koymuş oldu.
Almanya'nın Atom Bombası Yapmasını Engelleyen Büyük Fizikçi: Werner Heisenberg
