Evrende yeni keşfedilen gizemli güç: Karacisim

Mike Mcrae

Yeni araştırmalar “karacisim gücü” adı verilen tuhaf bir olguya dair bir keşif ortaya koyuyor; sonuçlar, devasa nesneler yörüngelerinde kümelenen parçacıkların, radyasyonun etkisi nedeniyle büyümüş olabileceğini gösteriyor.

Bulgu, yıldızların ve gezegenlerin oluşum modellemesinin nasıl etkilendiğini ve hatta kara deliklerin buharlaşmasını sağlayan radyasyonun bir teorik formunu tespit etmek için yardımcı olabilir.

2013 yılında, fizikçiler “karacisim” olarak adlandırılan nesnelerden yayılan radyasyonun uzaktaki küçük parçacıklar tarafından sadece itilmediğini  , aynı zamanda yakına çekilebildiğini açıkladılar. Dahası, yalnızca küçük bir kütleye sahip olan yeterince sıcak nesneler için, itme güçleri, kendilerinin yerçekimsel gücünden daha büyük olabilir.

Daha önce bu terimle karşılaşmadıysanız; bir karacisim, görülebilir ışığı emen, onu yansıtmayan veya iletmeyen, mat bir maddedir.

Teknik olarak, karacisim ışığı hiçbir biçimde yansıtmayan teorik olarak mükemmel nesneleri açıklar. Böylece, çılgın görünümlü vantablack (ışığın yüzde 99.965'ini emen bir madde) kaplamalar yapmak için kullanılan karbon nanotüp malzemesi şeklindeki fiziksel örnekler üretmek artık daha da mümkün olacak.

“KARACİSİM” SİYAH OLMAK ZORUNDA DEĞİL

Aslında karacisimlerin hepsinin siyah renkte olduğunu düşünmek bir hata olur; parçacıkları titreştikçe radyasyon yayarlar, böylece bir nesnenin termal özelliklerini tanımlamak için bir araç haline getirirler.

Dört yıl önce, Avusturyalı bir araştırma ekibi, karacisim tarafından yayılan radyasyonun, yakındaki atomlar üzerinde oldukça ilgi çekici bir etkiye sahip olduğu fark etti.

Bu etkiyi anlamak için atomların hareket edebildiklerini ve emilen fotonlar momentumlarında bir kaymaya neden olduğundan, atomların ve yön değiştirebildiklerini bilmek, bu etkiyi anlama hususunda yardımcı olacaktır.

Doğru koşullar altında, bir hücre büyüklüğündeki nesneler, bir ışık demeti aracılığıyla bu, “optik cımbız” adı verilen bir teknoloji dahilinde yaygın olarak kullanılan bir olgudur, yönlendirilebilir.

Yaklaşık yüz yıldır fizikçiler elektromanyetik radyasyonun, daha düşük enerji durumunda bulunan elektronların konumlarını değiştiren Stark Etkisi aracılığıyla, yakınlardaki atomların özelliklerini değiştirebileceğini biliyoruz.

Bu, onları bir ışık demetinin daha parlak bölümlerine doğru ilerletme ihtimalini arttırır.

Avusturyalı araştırmacılar onları ikişer ikişer bir araya koyarak, ısı radyasyonunun ışığın sadece parçacıkları uzakta itmekle kalmamasına neden olduğunu gösteriyor; ancak Stark etkisi sayesinde nesneye doğru da çekilebilirler.

Innsbruck Üniversitesi’nden baş araştırmacı Matthias Sonnleitner: “Kuantum optik laboratuarlarında bu iki kuvvet -itici radyasyon basıncına karşı genellikle çekici bir gradyan kuvveti- arasında karşılıklı bir etkileşim olduğu düşünülür, ancak bunun termal ışık kaynakları ile de gözlemlendiği göz ardı edilmektedir.” diyor.

Kuvvet son derece zayıf olduğunda, bir toz tanesinden daha küçük parçacıklar üzerinde etkileri olan radyasyon net çekiş gücünün, aslında çok küçük sıcak nesneler tarafından üretilen yerçekiminden küçük bir miktar daha büyük olabileceğini göstermiştir.

“Bu mikron-altı büyüklüğündeki taneler, gezegenlerin ve yıldızların veya astro-kimyasal oluşumlarda önemli bir rol oynamaktadır.” diyor Sonnleitner.

Sonnleitner.  konuyla ilgili “Göründüğü kadarıyla, kendisini çevreleyen hidrojen gazı ile veya birbirleriyle nasıl etkileşim kurdukları konusunda bazı açık sorular var"  diyerek şu anda, bu ek çekici kuvvetin atom ve toz dinamiklerini nasıl etkilediğini araştırdıklarını söylüyor.

SONNLEITNER’İN İZİNDE

Hızla bugüne geldiğimizde, bazı başka fizikçiler Sonnleitner ve meslektaşlarının, karacismin şeklinin etkisini ve bu optik çekme ve itme üzerinde uzay-zamanı çevreleyen eğim üzerindeki etkisini keşfettiği noktadan devam ediyorlar.

Özellikle, küresel ve silindirik bir karacisim çevresinde uzayın veya topolojinin eğrilmesini gözlemlediler ve farklılıkların karacisim ışınım kuvvetlerini nasıl etkilediğini ölçtüler.

Yeni araştırmacılar, bu küresel karacismin eğriliklerini, onu çevreleyen uzayın topolojisine yerçekiminin yaptığı etkiyi ve her ikisi de çekici güç üzerinde büyüme etkisi yapan yerçekimi ve radyasyonun parçacıkları hangi açıdan etkilediğini buldular.

Bu, karacisim etkisinin büyümediği, düz yüzeyi ve kendisini çevreleyen uzayla, silindir şekiller için geçerli değildi.

Laboratuvarda Güneş büyüklüğündeki nesneler için bile söz konusu olan etki tespit edilemezken, nötron yıldızları gibi veya eğimli-alan fiziğinin daha egzotik nesneleri gibi devasa karacisimler için bu etki önemli bir fark yaratabilir.

Brezilya’nın Ceara Devlet Ünivesitesi’nde baş araştırmacı olan Celio Muniz “Ultra-yoğun kaynaklara bağlı olarak, karacisim kuvvetinin yoğunlaşmasının ve kara delikler etrafında biriken disklerin oluşumunun, yüksek enerjili parçacıkların emisyonu gibi bu nesnelerle ilişkili olguları tespit etmede yoğun biçimde etkileyebileceğini düşünüyoruz.” diyor.

Ekip ayrıca kara gövde kuvveti hakkındaki daha önceki bulguları, “küresel monopol” (kendisini çevreleyen alanın şeklini etkileyen bir elektrik yüküne benzer teorik bir nokta) olarak adlandırılan bir konsepte ve aynı zamanda “kozmik sicim” olarak adlandırılan teorik uzay eğimlerine de uyguladı.

Muniz, “Bu çalışma yoğun madde içeren güçlü yerçekimi kaynaklarının ve kozmik sicimlerin yanı sıra, daha sıradan egzotik nesneleri içerecek, daha geniş bağlamda 2013 yılında keşfedilen karacisim kuvvetini ortaya koymaktadır.” diyor.

Makalenin aslı Science Alert sitesinde yayınlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)