Zaman 4

I-3 Kuantum Alan Teorisinde Zamanın Mutlaklığının Yitişi

Özel Görelilik ve Kuantum Kuramlarının kısmen ilk kesiştirildiği yerlerden birisi olan Kuantum Alan Teorisi'nde mekan ve zaman eş nitelikte şeyler olarak kabul ediliyor. Teorinin ilk temsilcilerinden Dirac’a göre boşluk aslında boş olmuyor ve {parçacık, karşıt-parçacık [16]} çiftlerinden oluşuyor. Boşluğa enerji verildiğinde böyle bir çift ortaya çıkabiliyor. Ya da bu çiftler bir araya geldiğinde birbirlerini yok edip, enerjiye dönüşebiliyorlar. Mekansal boşluğunun parçacıklarla dolu olduğunu söylemek aslında Genel Görelilik ve Kuantum Kuramları'ndaki farklı etkileşim tanımlarını kısmen de olsa birlenebilir nitelikte kılıyor.. Özel Görelilik Kuramı'ndaki madde-enerji birlemesi çıkarımı da genişletilmiş oluyor.

Dirac tarafından "negatif enerjili parçacıkların doldurduğu durumlar" olarak yorumlanan karşıt-parçacıkları Feynman ve Stueckelberg "zamanda bizim algıladığımız yönün tersinde hareket eden parçacıklar" olarak yorumluyor. Zamanda bize ters yönde hareket eden bir elektron, gerçekten de bir elektronun karşıtı olan pozitron gibi görünebilir. Ya da karşıtı kendisiyle birebir eş görünen tek parçacığın Görelilik'te zamanda durgun olan foton olması bu bağlamda anlamlanabilir. Peki bu yorumu destekleyen başka bir şeyler var mı?

Bir nötron (n) aşağıdaki formüldeki gibi bir protona (p) dönüşebiliyor:

n => p + e + k-ne

Ama bu şekilde gözlemlenen dönüşüm, bazı korunum yasalarına uymuyor. Oysa temel fizik yasaları yer yer birbirleriyle çelişse de hepsi aynı korunum yasalarına uyuyor. Karşıt nötrino (k-ne) zamanda geriye giden bir nötrino (ne) olarak düşünülürse, dönüşüm

n + ne => p + e

şeklinde formülleştirilebiliyor ve bu formül korunum yasalarına uyuyor. Yani geçmişten gelen bir nötron ile gelecekten gelen bir nötrino mekan-zamanda bir noktada birleşip, bir elektron (e) ve bir proton oluşturuyor. (Resim-10)

Resim-10: Nötron-Proton Dönüşümünün Feynmann Çizgesi

Elektron ve nötrinonun aksine nötron ve proton birer temel parçacık değildir. Nötron bir u ve iki d kuarkından, proton ise iki u ve bir d kuarkından oluşuyor. Yani bir nötronun protona dönüşümünde d kuarklarından biri bir u kuarkıyla yer değiştiriyor.

Üçlüler halinde bulunan kuarkların arasındaki bağın kırılması için enerji harcandığında, bağ daha çok güçleniyor. Ancak harcanan enerji boşluktan yeni bir {parçacık, karşıt-parçacık} çifti yaratmaya yetiyorsa, bir kuark diğerlerinden ayrılıyor. Yaratılan kuark üçlüdeki ikiliyle bir araya geliyor. Karşıt-kuark ise üçlüden ayrılan kuarkla..

Buna göre, nötronun protona dönüşümünde bir {u, k-u} çifti yaratılıyor ve u kuarkı önceden nötronun yapısında bulunan ud ikilisine katılıp protonu oluşturuyor. Yalnız kalan d kuarkı ile de karşit-u kuarkı birleşiyor ve W ara bozonu oluşuyor. Bu bozonu soğuran bir karşıt-nötrino ise zamansal yolu üzerinde geri dönüp, bir elektrona dönüşüyor.

Görüldüğü gibi teoride atom-altı ölçekte zamanın yönünün mutlak oluşu tamamen ortadan kalkıyor. Fiziksel gerçeklik anlayışında birlenen kavramların sayısı yasaların her birlenme girişiminde artıyor. Fakat tüm olguları açıklayabilen bir fizik kuramı henüz mevcut değil. Mevcut kuramların yer yer birbiriyle çelişmesi böyle bir kuramın yepyeni arayışlar sonunda ortaya çıkabileceğini ve belirli koşullarda bildik kuramlara indirgenebileceğini gösteriyor. Zaman kavramı böyle bir kuramda biraz daha garipleşebilir. Hazırlıklı olmakta fayda var.

* * *

16) Karşıt parçacıklar, kütleleri dışındaki tüm özellikleri parçacıkların zıttı olan parçacıklardır. Mesela bir karşıt elektron, yani pozitron, + yüklü bir elektron olarak düşünülebilir.