Evrenin tarihi gelişimi, büyük patlama ve sonrasında yaşananlar, adım adım, madde madde atomların oluşumuna giden süreç.
Evrenin Tarihi
Evrenin gelişimi ile ilgili hikaye, belki de dünyanın en garip hikayesidir. Çünkü neredeyse sonsuz büyüklüğe ve sonsuz sayıda galaksiye sahip olan kozmos, başlangıçta yine neredeyse sonsuz küçüklükte bir noktaydı. Atom çekirdeğinden de küçük bu nokta, Büyük Patlamayla bir anda patladı.
Büyük Patlama
Evrenimiz, akıllara durgunluk verici küçüklükte ve çok yüksek ısıya sahip bir noktanın 13,7 milyar yıl önce patlamasıyla ortaya çıktı. Evren genişledikçe ilk parçacıklar meydana geldi ve bunlar 380 bin yıl içinde ilk atomları oluşturdu.
İlkel Çorba
Aslında evrenin başlangıçta neye benzediğini bilen kimse yoktur. Ancak uzay bilimcileri, genç evrenin kapladığı o ufacık noktada 1032 derecelik bir ısıya sahip olduğunu ileri sürer. Bu aşamada atomların, elektronların ve fotonların yerinde henüz yeller esmektedir. Bir varsayıma göre bu aşamada evren, egzotik parçacıklarla doludur ve bunlar etrafta uçuşup durur. Hareketlerini belirleyen tek bir yasa hüküm sürer burada; o da temel kuvvettir. Parçacıkları yönlendiren, birbirlerini çekecekler mi yoksa itecekler mi, bunu belirleyen ve birbirleriyle nasıl bir etkileşime gireceklerini tayin eden yegane kuvvettir bu.
Planck Dönemi
Büyük patlamanın başlangıç anı, yani 0. saniyesi ile 0,0000000000000000000000000000000000000001 saniyesi arasında neler olup bittiği tam bir muammadır. Bugüne kadar geliştirilmiş fizik modellerinin hiçbiri, o zamanlarda evrenin özellikleri hakkında bize bilgi sağlayabilecek yeterlilikte değildir. Bu süreçte evrende ne madde ne de fotonlar vardır muhtemelen; sahip olduğu yüksek sıcaklık ve basınç, sonunda evrenin patlamasına neden olur. Patlamanın sonucunda gerçekleşen genleşme, genç evrenin ısısının giderek azalmasına yol açar.
Gravitasyonun Doğuşu
Uzamsal genleşmenin sonucu olarak kozmik parçacık çorbası ısı kaybeder.Tıpkı, belirli bir ısının altına düşen suda meydana gelen buz kristalleri gibi, evrenin erken döneminde içinde barındırdığı bileşenler de dönüşüme uğrar. İlk saniyenin hemen sonrasında kütle çekim kuvveti ya da gravitasyon, temel kuvvetten -bir bakıma donup ayrışarak- ayrılır. Gravitasyon, etrafta dolanan parçacıkların birbirini çekmesine neden olarak genleşen evrenin yarattığı basınca karşı direnç gösterir ama ne var ki genleşmeyi durduracak güce sahip değildir.
Gravitasyon Dönemi
Gravitasyon, temel kuvvetten ayrılır ve uzamsal genleşmeyi az da olsa frenler. Fakat basınç öyle yüksektir ki evren, saniyenin trilyonda birinin 100 trilyonda biri kadar bir zaman diliminde 100 kat genleşir.Temel kuvvetin bir kez daha bölünmesiyle gravitasyon dönemi sona erer: Bölünme sonucunda güçlü çekirdek kuvveti (atomları bir arada tutan kuvvet) ve elektrozayıf kuvvet (bu kuvvet, ışıma ve radyoaktiviteyi getirir) ortaya çıkar.
Hızlandırılmış Genleşme
Yüksek düzeyde enerji yüklü enflaton adlı parçacıklar uzamda uçuşup durmaktadır. Gravitasyon, bu parçacıklar üzerinde özel bir etki uygular, onların birbirlerini itmesine neden olur. Bunun neticesinde evreni aniden genleşir. Bu süreç başlamadan önce atom çekirdeğinden küçük olan evren, büyüyerek bir anda 35 santimetre çapındaki bir top haline gelir.
Kozmik Enflasyon
Temel kuvvetin parçalanarak ayrışması muazzam miktarda enerjinin açığa çıkmasına neden olmuştur. Bu enerji karşımıza, özellikleri sayesinde evrenin aniden genleşmesini sağlayan parçacıklar olan enflatonlar biçiminde çıkar.
Parçacık Topluluğu Dönemi
Enflatonlardan pek çok farklı parçacık doğar. Gravitasyon bu parçacıkların her biri üzerinde çekim etkisi uygular. Bu nedenle evrenin genleşme hızı yavaşlar.
Kozmik Parçacık Topluluğu
Kısa bir süre içinde enflatonlar yapıtaşlarına ayrılarak çeşitli parçacıkları meydana getirir. Bu parçacıkların arasında ışık parçacıkları ve madde parçacıkları ve bunların anti karşılıkları olan anti-maddeler vardır.
ELEKTRON: Negatif yüklü madde parçacığıdır. Pozitron, elektronun pozitif yüklü anti karşılığıdır.
KUARK: Daha sonra atom çekirdeklerini oluşturacak olan madde parçacığıdır, Anti-kuarklar anti-maddelerdir.
NÖTRİNO: Çok hafif ve yüksüz parçacıklardır. Diğer temel parçacıklarla etkileşime girmedikleri için fizikçiler bu parçacıkların varlığını zar zor ispatlayabilmektedirler.
ÖNCÜ FOTON: Işık hızında hareket eden kütlesiz, yüksüz ışın parçacıklarıdır. Bunlar, daha sonraları ışık parçacıklarını oluşturacaktır.
GLUON: Güçlü çekirdek kuvveti ile birlikte etkisini göstermeye başlayacak olan kütlesiz parçacıklardır. Gluonlar daha sonraları atom çekirdeklerini bir arada tutacaktır.
Nötron ve Protonların Doğuşu
İlk etapta kuarklar (1, kırmızı ve mavi) ve anti-kuarklar (2, koyu kırmızı ve koyu mavi) tekil parçacıklar olarak karşımıza çıkar. Ancak Büyük Patlama’nın 100 binde birinci saniyesinde -bu aşamada evrendeki ısı 2 trilyon derecedir- eski hızlarını kaybetmiş ve birbirlerine yapışmaya başlamıştır. Çok geçmeden bunlar üçlü “paketler” oluşturmaya başlar. Bu esnada, kuarkların diziliş sırasına bağlı olarak proton (3) ya da nötronları (4) oluştururlar. Benzer şekilde, anti-kuarklar da anti-protonları (5) ve anti-nötronları (6) meydana getirir. Kuarkları ve anti-kuarkları bir arada tutanlar gluon-lardır (7, kırmızı spiraller). Gluonlar kütlesiz parçacıklardır ve temel kuvvetlerden biri olan güçlü çekirdek kuvvetinin etkisi, bu parçacıklar üzerinden diğer parçacıklara etkir.
Güçlerin Dönemi
Güçlerden biri son bir kez daha bölünerek elektrozayıf kuvveti ve elektromanyetizmayı meydana getirir.
Çekirdek Yapıtaşları Dönemi
Evren, 2 trilyon derece ısı da, yoğun bir parçacık çorbası halindedir. Artık kuarklar, daha sonraları atom çekirdeklerini meydana getirecek olan proton ve nötronları oluşturmaya başlamıştır.
İki Evren Arasındaki Savaş
Madde ve anti-madde parçacıkları, ortaya çıktıkları gibi, karşılıklı olarak birbirlerini yok etmeye başlar. Çünkü parçacıklardan oluşan bu yoğun ortamda gerek proton (1) ve anti-protonlar (2) gerekse de nötron (3) ve anti-nötronlar (4) birbirine çarpmaya ve patlayarak ışık parçacıklarına, fotonlara (5) dönüşürler. Evrendeki bütün madde, saliseler içinde neredeyse tamamen parçalanmış, anti-maddenin tamamı yok olmuştur. Ancak maddenin (6) küçük bir kısmı bu karşılaşmalardan “sağ salim” çıkmayı başarabilmiştir. Bunun nedeni, her 1 milyar anti-maddeye 1 milyar 1 adet madde parçacığının karşılık gelmesiydi
Yok Edici Süreç
Bu aşamada evrenin çapı 10 trilyon kilometre, ısısı ise 1 trilyon derecedir. Tarihin belki de en dramatik süreçlerinden biri ortaya çıkar. Protonlar ve anti-protonlar, nötronlar ve anti-nötronlar çarpışarak ışıma yoluyla etrafa yayılmaya başlar. Madde ve anti-madde karşılıklı olarak birbirini yok etmektedir. Fakat, maddenin anti-madde karşısında sayıca üstünlüğü olduğundan belirli bir miktar nötron ve proton, bu çarpışma sürecini yok olmadan atlatabilmiştir.
Zayıf Çekirdek Gücü Sahnede
Protonlar gibi stabii yapılara sahip olmayan nötronlar (1), bir kez daha yok olma tehlikesiyle karşı karşıyadır. Zayıf çekirdek kuvveti, bu parçacıklar üzerine yok edici etkisini uygular. Bu kuvvet, nötronları “çekiştirerek” iç kısımlarında başlattığı bir süreç (2) neticesinde, her birinin birer elektron (3), birer proton (4) ve birer nötrino (5) olarak ayrışmasına yol açar. Bunun sonucu olarak kısa sürede, evrende dolanıp duran nötronların sayısı giderek azalır.
Elektronların Zaferi
Protonların tamamı ve nötronların belirli bir kısmı, bu yok edici süreci dönüşüm geçirmeden atlatmayı başarabilmiştir. Ancak evrende hâlâ pozitronlar (2) -yani elektronların (1) pozitif yüklü karşılıkları-uçuşmaya devam etmektedir. Gelgelelim bunlar da birbirleriyle çarpışmaya ve salt enerjiye, fotonlara dönüşerek ışıma yoluyla uzaya yayılmaya başlar. Fakat proton ve nötronların başına gelene benzer şekilde, yine eser miktarda elektron, bu yok edici süreci atlatmayı başarır. Bunlar olmasa, bugün atomlardan ya da dünya veya insandan söz etmemiz imkansız olurdu.
Parçalanma Dönemi
Evren genleşmeye devam etmektedir Isısı, Büyük Patlama’dan 0,2 saniye sonra 20 milyar dereceye düşmüş, çapı ise 500 trilyon kilometreye ulaşmıştır. Artık temel kuvvetlerden biri olan zayıf çekirdek gücünün etkisini gösterme zamanıdır. Bu kuvvet, nötronları “çekiştirerek” onları farklı parçacıklara dönüştürür. Aşağı yukarı aynı zaman diliminde elektronlar ve pozitronlar birbirini yok etmektedir. Tıpkı madde ve anti-maddede olduğu gibi burada da belirli miktarda madde varlığını korumayı başarabilmiştir: Bir kısım elektron, varlığını korumayı başarır.
Nötronların Kurtuluşu
Karmaşık bir sürecin sonunda protonlar (1) ve nötronlar (2), helyum atomunun (3) çekirdeğini oluşturur. İlk etapta bir proton ve bir nötron füzyon yoluyla birleşerek döteryum ya da ağır hidrojen olarak bilinen maddenin çekirdek kısmını oluşturur; ardından, bu ortaya çıkan maddeye bir proton ve bir nötron daha ergiyerek karışır ve helyum çekirdeğini oluşturur. Bu süreci geçiren nötronlar, zayıf çekirdek kuvvetinin yok edici etkisinden korunabilmektedir.
Atom Çekirdekleri Dönemi
Bu süreçte nötronlar ve protonlar, yepyeni yapılar oluşturacak biçimde “örgütlenir” ve helyum atomunun çekirdeğini oluştururlar. Zayıf çekirdek kuvveti bu ittifakı bozabilecek güce sahip değildir. Bundan böyle parçacıklar karşımıza sadece protonla kombine çıkar.
Elektronların Yörüngesi
Evren aralıksız olarak genleşmekte ve soğumakta olduğundan, parçacıklar da hiç durmadan enerji kaybetmekte ve buna bağlı olarak hareketleri giderek yavaşlamaktaydı. Gelgelelim, negatif yüklü elektronların bazıları (1) artık pozitif yüklü protonların (oksijen atomu çekirdeklerinin) çevresinde (2) bazıları ise helyum çekirdeklerinin (3) etrafında dönmeye başlamıştı. Ne var ki, ikide birde bazı elektronlar yörüngelerinden çıkarılmaktaydı. Çünkü sürekli olarak fotonlarla (4) çarpışmakta, dolayısıyla da etrafında döndükleri atom çekirdekleriyle kurdukları bağ bozulmaktaydı ve bir kez daha serbest halde uçuşmaya başlamaktaydılar. Fotonlar da bu çarpışmalardan payını alıyordu. Elektronlarla çarpışan fotonların yönleri değişikliğe uğru yordu; tıpkı sisli bir havada etrafa dağılan güneş ışığında olduğu gibi. Bu nedenle, evren bu aşamasında yük-sek sıcaklıkta bir sis bulutuna da benzetilir.
İlk Atomların Ortaya Çıkışı
Evrenin ısısı 2700 dereceye düştükten sonra fotonların (1) enerjisi elektronları yörüngelerinden koparma- * ya yetmez. Bunun sonucunda bütün elektronlar atom çekirdekleri çevresinde toplanır ve böylece ilk atomlar meydana gelmiş olur. Toplam atom mevcudiyetinin yüzde 75’ini oksijen atomları, geriye kalan kısmı ise her biri iki elektron ve bir helyum çekirdeğinden ibaret olan helyum (3) atomları teşkil etmektedir o aşamada. Fotonlar da artık serbest ve düzensiz biçimde ortalığa saçılmakta olmadığından evrenin sunduğu manzara da bambaşka bir hal alır. Evren artık şeffaflaşmıştır.
Atom Çağı
Büyük Patlama’dan sonraki 380 bininci yılda ilk atomlar meydana gelir. Elektronlar artık bir dirençle karşılaşmadan etrafa saçılabilmektedir. 13,7 milyar yit sonra insanoğlu bu ışığın izlerini bulacaktır.
