Einstein'ın özel görelilik kuramı ve zaman genleşmesi

Einstein ve zamanın genleşmesi

Einstein'ın özel görelilik kuramınca öngörülen “zaman genleşmesi” olgusunu sınayan yeni bir deney, bunun sınırlarını 10 milyonda 1 kesinlikle ortaya koymuş bulunuyor. Özel görelilik, uzay ve zamanı, birbirine göre yer değiştiren gözlemcilerce farklı biçimde algılanan ve “uzay-zaman” adı verilen tuhaf bir kavram içinde birleştiriyor.

Farzedin ki iki elinizde tuttuğunuz birer havai fişeği tam aynı anda ateşliyorsunuz. Işık hızına yakın hızda hareket ederken yakınınızdan geçen biri, bunları farklı zamanlarda ateşlenmiş olarak görecektir. (Kollarınızın da sizin savunduğunuzdan daha kısa olduğunu da iddia edecektir bu arada.) Buna benzer biçimde, yine ışık hızına yakın hızda yol alan bir saat, bileğinizdeki kol saatinden daha yavaş ilerleyecek, çok yüksek hızla ilerleyen bir rokette bulunan bir kişi de, Dünya'daki gözlemci gözünde inanılmaz ölçüde yavaş yaşlanıyor olacaktır.

Zamandaki bu “genleşme” aklın alabileceği birşey gibi görünmüyor. Ancak 1907 yılında Einstein, bu fikri sınayacak bir deney önermişti. Atom ve iyonlar belirli renkte ışık verirler. Işık bir tür dalgadır; dalgalanmanın frekansı da saat tik-taklarınınkiyle karşılaştırılabilir. Einstein, bir iyonun ışık hızına yakın hıza ivmelendirilmesi durumunda, zamanın onun açısından yavaşlayacağı çıkarımında bulunmuştu; ve tabii bu durumda salınan ışıktaki dalgalanmaların da. Bunun anlamıysa, hızlanan iyonların daha düşük frekansta ışık salacak olması.

Kanada'daki Manitoba Üniversitesi'nden Gerald Gwinner ve ekibinin yaptıkları deneyin özü de, zaman genleşmesini işte tam Einstein’ın önerdiği biçimiyle sınamak olmuş. Almanya'daki Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü'nde lityum iyonlarını halka biçimli bir hızlandırıcı çevresinde, ışık hızının % 6'sına kadarhızlandıran araştırmacılar, iyonları 'gıdıklayıp' ışımalarını sağlamak için de lazerlerden yararlanmışlar. Daha sonra salınan ışığın frekansını ölçerek, 10 milyonda 1 kesinlikle ve tam da kuramın öngördüğü biçimde yavaşladığını bulmuşlar. Kullanılan daha hızlı iyon demetlerinin yanısıra, salınan ışığı gözlemede devreye soktukları ayrıntılı teknikler, sonuçları ilk deneylerin yapıldığı 1938 yılındakilere göre 100.000 kez, bundan önceki sonuçlardan da en az 10 kez kesin duruma getiriyor.

Deney, elbette Einstein'ın bütünüyle “doğru” olduğunu ispatlamıyor. “Bu türden bir ispat mümkün değil” diyor Gwinner. “Bu deney olsa olsa özel göreliliğin ne ölçüde yanlış olduğuna önemli bir sınır koyabilir... Bizler de bu sınırı olsa olsa biraz itebiliriz.”

ABD’deki Indiana Üniversitesi'nden Alan Kostelecky, özel göreliliğe aykırı düşebilecek bütün durumları içine almayı hedefleyen bir kuram geliştirmiş. Standart Model Uzantısı olarak bilinen bu kuram, özel görelilik sınırları içinde biraz kıpırdanmayı mümkün kılabilecek 19 parametre -ya da katsayı- içeriyor.

Kostelecky'nin yeni çalışmayla ilgili yorumuysa şöyle: “Ölçülmesi özellikle zor olan bir katsayıya önemli bir aralık sınırlaması getirmiş durumdalar. Özel göreliliği aşmayı hedeşeyen herhangi bir kuramın, Einstein'ın kuramıyla bu oldukça kesin çizilmiş sınır dahilinde uyumlu olması gerekiyor.”