Bilimsel içerikler

Category archive

Pozitif Bilim

Kütle Çekim Dalgaları Nedir?

in Pozitif Bilim/Uzay
kutle_cekim_dalgalari

Yer çekimi dalgaları, diğer bir ifadeyle kütle çekim dalgaları ne demektir? Yer çekimi aşina olduğumuz bir kavram fakat dalgalanma tam olarak ne demek? Bu soruyu yanıtlamak için önce “uzayzaman” diye isimlendirilen olguya bakalım. Mekânı (uzayı) ve zamanı iki farklı konu gibi düşünmeye eğilim gösteririz; mekânın içinde hareket ederiz ve zamanın akışını fark ederiz. Ancak zaman ve mekânın iç içe geçmiş, birbirlerinden ayrılamaz konular olduğunu farketmek biraz güç olmuştur. Görünen o ki bu konu Einstein'ın meşhur görelilik (rölativite, izafiyet) kuramının değerlendirilebilmesi açısından büyük önem taşıyor (Not: Einstein'ın aslında iki farklı görelilik teorisi vardı: Genel görelilik ve özel görelilik). Burada önemli olan nokta şu; gerçekliğin yapı taşı olan uzayzaman, iki nokta arasındaki mesafenin kısalıp artmasının, yani dalgalanmanın ta kendisi. Uzayzaman, yer çekiminin yayıldığı ortamdır. Aynı ses dalgalarının sıkıştırma - genişletme yolu ile hava içerisinde yayılması gibi.

Peki gerçekliğin dalgalandığını nasıl söyleyebiliriz? Aralarında mesafe olan 2 duvar düşünün ve bu mesafeyi tam tamına ölçebildiğinizi varsayın. Her saat başı dışarı çıkıyor ve bu mesafeyi ölçüyorsunuz. Tüm ölçümleriniz aynı sonucu veriyor. Ama son ölçümünüzde duvarların bir miktar yaklaştığını fark ediyorsunuz. Duvarları kontrol ediyorsunuz ve hareket etmediklerinden emin oluyorsunuz. Hatta bir saat sonra mesafeyi tekrar ölçüyorsunuz ve ilk ölçümlerdeki sonucun aynısını alıyorsunuz. Bu, o aradaki bir tane garip ölçüm esnasında iki duvar arasındaki mekânın sıkıştığı anlamına geliyor. Havadaki atomlar küçülmedi ve sayıları azalmadı (belki de azaldı ama önemi yok; çünkü saymıyorsunuz). Sadece mekânın kendisinin bir bölümü sıkışmıştı.

Kütle çekim dalgası da tam olarak bu. Ses dalgalarının yüksek basınç ve alçak basınç alanlarından oluşması gibi, kütle çekim dalgası da mekanın sıkışan ve genişleyen bölgelerinden meydana geliyor. Bu dalgalar evrende hareket ettikçe uzay sıkışıyor ve genişliyor.

11 Şubat 2016’da Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) kuruluşu kütle çekim dalgalarını gözlemlediğini ilan etti. LIGO, 1.3 milyar ışık yılı uzağımızda birleşen 2 kara deliğin ürettiği bu dalgayı 14 Eylül 2015’te fark etti. LIGO’daki bilim adamları ölçüm için örneğimizdeki gibi metre veya duvar kullanmadılar. Son derece hassas olabilmek adına uzay aynaları ve lazerler kullandılar. Ayrıca aynalanan mesafenin “dalgalanmış gibi” görünmesine yol açabilecek tüm etkenleri eleme konusunda çok dikkatli hareket ettiler. Aynalar arası mesafeyi ölçmek için kullandıkları lazer teknikleri çok hassas ölçümler yapabilmelerine olanak sağladı, tüm dalga sadece 0.2 saniye boyunca görüntülenebilecek kadar güçlüydü.

Madem bu dalgalar her yerde uçuşuyor, mesafelerin durduk yere uzanıp kısalmasının bariz şekilde görünüyor olmasını bekliyor olabilirsiniz. Ancak ne yazık ki bu dalgaların ölçeği çok küçük; o kadar küçük ki uzayı sadece metre sıkıştırabiliyorlar. Bu bir hidrojen atomunun yaklaşık olarak milyon çarpı milyonda biri kadar bir uzunluk. Şöyle de ifade edebiliriz: Aynalar arasındaki mesafe, en yakınımızdaki yıldızla aramızdaki mesafe kadar olsaydı; değişim miktarı bir saç telinin kalınlığı kadar olurdu.

Dolayısıyla bu değişimi tespit etmek çokça emek ve son derece ileri teknoloji gerektirdi. Herkesi fevkalâde heyecanlandıran faktörlerden biri de buydu. Bu keşfi heyecanlı kılan etkenlerden biri de daha yeni keşfedilen bu dalgaları öngören genel görelilik teorisinin, Einstein tarafından yüzyıldan daha uzun bir süre önce ortaya konulmuş olmasıydı. Bu kadar uzun bir denetim ve analiz sürecini başarıyla atlatmak, bir teori için çok büyük bir olay. Ancak kütle çekim dalgaların büyük bir haber niteliği taşımasının en büyük nedeni, bunların ikisi de değil.

Tarih boyunca insanlık sadece ışık yayan gökbilimsel olayları gözlemleyebildi. Teleskopun icadı ile birlikte evrenin daha önce hiç olmadığı kadar derinine bakabildik. Radyo teleskopları ve X-Ray teleskopları sayesinde ise insan gözünün fark edemediği ışık dalga boylarını görebildik. Ama kara delik birleşimi gibi ışık yaymayan olaylar teleskoplarla gözlemlenemez. Başka bir teknik yardıma yetişti: Kütle çekimsel dalga detektörleri. Bu, hayatı boyunca duymamış birine duyma yeteneği verilmesi gibi bir şey. Artık algılarımızın açık olduğu yepyeni bir bilgi okyanusu var. Bu teleskopun icadına benziyor, ama kütle çekimsel yayılmayı “görebilecek” bir teleskop.

Süper-İnce Görünmezlik Kamuflajının Arkasındaki Bilim

in Pozitif Bilim/Teknoloji
invisibility_cloak

Görünmezlik yeteneğinin sadece filmlerde veya televizyonda görülen bir şey olduğunu düşünüyor olabilirsiniz. Ama Kaliforniya’daki bir grup elektrik mühendisi bu süper gücü gerçek dünyanın bir parçası haline getiriyorlar. Bir beysbol topu büyüklüğündeki cisimleri gizlemeyi başarabildiler.

Bir dakika… Görünmezlik diye bir şey var mı? Gibi. Bir ışık demetinin bir cisim üzerine düşmesinin yarattığı algının yönlendirilmesi ile cismin arkasını görmeniz mümkün. Bu durumda o cisim sizin için görünmez olur.

Kör Noktalar

Görünmezliğin nasıl işlediğini kavramak için, kör noktanızı bulmaya çalışın. Kör nokta göz kürenizdeki ışık reseptörü barındırmayan bölgenin adı. Göz sinirleriniz bu bölgede birbirlerine düğümlenerek gördüğünüz imgeleri iletmek üzere beyninize bağlanıyor. Gözünüzün bu kısmında hiçbir ışık reseptörü bulunmadığı için görme alanınızdan bu bölgeye düşen hiçbir şeyi algılayamazsınız.

Kör noktanızı bulmak için sağ gözünüzü kapatın. Şimdi sol gözünüzle aşağıdaki artı sembollerinden birine bakın. Başınızı öne veya geriye doğru hareket ettirerek büyük dairenin kaybolmasını sağlayabilirsiniz. Aynı zamanda alt taraftaki artıya bakarak da çizginin dolmasını da sağlayabilirsiniz. Daire kaybolduğunda veya çizgideki boşluk kapandığında kör noktanızı buldunuz demektir.

invisiable

Daire niçin kayboluyor ve çizgi niçin doluyor? Beyniniz gözünüzün ışık reseptörü içermeyen bölümündeki bilgi kırıntılarını tamamlıyor. Dairenin çevresindeki beyaz bölgenin bir bütün olduğunu ve çizginin kesintiye uğramadan devam ettiğini varsayıyor. Bu göz yanılgısı görünmezlik kamuflajının işleyişi ile çok benzer.

Görünmezlik Kamuflajı

Bilim adamları geçmişte, gizledikleri materyalin kimyasal özelliklerini kullanarak, ışığın kırılması ilkesi sayesinde cisimlDaire niçin kayboluyor ve çizgi niçin doluyor? Beyniniz gözünüzün ışık reseptörü içermeyen bölümündeki bilgi kırıntılarını tamamlıyor. Dairenin çevresindeki beyaz bölgenin bir bütün olduğunu ve çizginin kesintiye uğramadan devam ettiğini varsayıyor. Bu göz yanılgısı görünmezlik kamuflajının işleyişi ile çok benzer.

eri gizlediler. Işık demetlerinin kırılabilmesi için çok fazla materyal katmanı gerekiyordu Hatta o kadar ki bu materyal katmanları, görünmez duruma getirilmeye çalışılan cisimden daha kalın hale geliyordu.

Kaliforniya'daki araştırma ekibinin üyeleri bu durumu biraz farklılaştırdılar. Teflon, metal ve altın gibi materyalleri nano mühendislik yöntemleri ile işlediler. Bu araştırmanın en harika tarafı, yarattıkları görünmezlik katmanının sadece 80 nanometre kalınlığında olmasıydı. Bu, bir milimetrenin 10 binde birinden daha ince (8x10-5 mm) olması anlamına geliyor.

Önceki görünmezlik kamuflajlarından farklı olarak bu seferki yöntem, materyallerin fiziksel özelliklerini kullanıyor. Işığı kırmak yerine, örttüğü cisim üzerine düşen ışın demetlerini saçıyor. Görünmezlik kamuflajı bu ışık saçılımı sayesinde, örttüğü cisim önünde veya arkasında hiçbir şey bulunmayan düz bir yüzeymiş illüzyonu yaratıyor. Bu durum o cismi görmenizi engelleyerek, cismin görünmezmiş gibi algılanmasına neden oluyor.

Teknolojinin Limitleri

Bu çığır açan buluşlar maskeleme ve görünmezlik teknolojilerinde büyük sıçramalar kaydedilmesini sağladı. Ancak bu görünmezlik kamuflajlarını günlük hayatınızda kullanabilmeniz için henüz çok erken. Bugün için görünmezlik kamuflajlarının örttükleri cisme özel olarak inşa edilmeleri gerekiyor. Aynı kamuflaj farklı bir cismi gizlemek için henüz kullanılamaz. Dolayısıyla sınıfta küçük haylazlıklar yapmak peşinde iseniz veya görünmez notlar iletmek istiyorsanız biraz beklemek zorundasınız.

Ayrıca kamufle edilebilecek cisimlerin bir büyüklük sınırı var. Şu an için sadece küçük cisimler görünmezlik kamuflajına büründürülebiliyor. Avuç içinden veya bir beysbol topundan daha büyük olan cisimlerin gizlenebilmesi için biraz daha zaman gerekli. Bir görünmezlik pelerini ile kendinizi gizleyebilmeniz, yakın gelecek için söz konusu değil.

Son olarak bu görünmezlik kamuflajları için kullanılan metaller ışığın bazı dalga boylarını saçmak yerine yansıtıyor. Bu da kamufle edilen cismin biraz daha karanlık olmasına yol açarak, gölge etkisi yaratıyor. Bilim adamları bu sorunu çözmek için metal yerine seramik kullanmanın işe yarayıp yaramayacağını test etmeyi planlıyorlar.

Bu limitlere rağmen, görünmezlik kamuflaj teknolojisi büyük umut vaat ediyor. Bir gün Büyücülük Akademisinden kaçmak, bir ormana gizlice süzülmek ve tüm sihirli yaratıkları ziyaret etmek çok kolay hale gelebilir!

Go to Top