Why our universe might exist on a knife-edge | Gian Giudice

Gian Giudice: Evrenimiz neden bıçak sırtında duruyor olabilir

Çeviri: Ekin Öcalan Gözden geçirme: Firat S.

Geçen yıl, 4 Temmuz'da,

So last year, on the Fourth of July,

experiments at the Large Hadron Collider

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki deneylerde

discovered the Higgs boson.

Higgs bozonu keşfedildi.

It was a historical day.

Tarihi bir gündü.

There's no doubt that from now on,

Şüphe yok ki bundan sonra,

the Fourth of July will be remembered

4 Temmuz, Bağımsızlık Günü olarak değil,

not as the day of the Declaration of Independence,

Higgs bozonunun keşfedildiği gün olarak

but as the day of the discovery of the Higgs boson.

hatırlanacak.

Well, at least, here at CERN.

En azından, burda CERN'de.

But for me, the biggest surprise of that day

Ama benim için, günün en büyük sürprizi

was that there was no big surprise.

aslında sürpriz yaşamamış olmamdı.

In the eye of a theoretical physicist,

Bir teorik fizikçinin gözünde,

the Higgs boson is a clever explanation

Higgs bozonu, temel parçacıkların

of how some elementary particles gain mass,

nasıl kütle kazandığına dair zekice bir açıklamadır,

but it seems a fairly unsatisfactory

ama oldukça başarısız ve eksik

and incomplete solution.

bir çözüm olarak görünür.

Too many questions are left unanswered.

Cevaplanmamış çok fazla soru var.

The Higgs boson does not share the beauty,

Higgs bozonu, temel parçacıklar dünyasının

the symmetry, the elegance,

geri kalanının sahip olduğu güzelliği,

of the rest of the elementary particle world.

simetriyi ve şıklığı taşımaz.

For this reason, the majority of theoretical physicists

Bu nedenle, teorik fizikçilerin büyük çoğunluğu

believe that the Higgs boson could not

Higgs bozonunun, hikayenin tamamı

be the full story.

olmadığına inanmaktadır.

We were expecting new particles and new phenomena

Higgs bozonuna eşlik eden yeni parçacıklar

accompanying the Higgs boson.

ve yeni fenomenler bekliyorduk.

Instead, so far, the measurements

Yerine, şimdiye kadar, LHC'den gelen ölçümler

coming from the LHC show no signs of new particles

ne yeni parçacıklardan ne de beklenmeyen fenomenlerden

or unexpected phenomena.

izler taşıyor.

Of course, the verdict is not definitive.

Tabii ki, bu karar kesin değil.

In 2015, the LHC will almost double

2015'te, LHC, çarpıştırılan protonların

the energy of the colliding protons,

enerjisini nerdeyse iki katına çıkartacak,

and these more powerful collisions

ve bu güçlü çarpıştırmalar, parçacık dünyasını

will allow us to explore further the particle world,

daha yakından keşfetmemize olanak sağlayacak

and we will certainly learn much more.

ve tabii ki çok daha fazla şey öğreneceğiz.

But for the moment, since we have found

Ama şimdilik, yeni fenomenlere dair

no evidence for new phenomena, let us suppose

herhangi bir kanıt bulamadığımızdan,

that the particles that we know today,

Higgs bozonu da dahil olmak üzere

including the Higgs boson,

bugün bildiğimiz parçacıkların

are the only elementary particles in nature,

doğada, bugüne kadar ulaşılan enerjilerden

even at energies much larger

çok daha yüksek seviyelerde bile

than what we have explored so far.

bulunabilen tek parçacıklar olduğunu varsayalım.

Let's see where this hypothesis is going to lead us.

Bu hipotezin bizi nereye götürdüğüne bakalım.

We will find a surprising and intriguing result

Evrenimiz hakkında şaşırtıcı ve ilgi çekici

about our universe, and to explain my point,

bir sonuca ulaşacağız, ve bakış açımı gösterebilmek adına

let me first tell you what the Higgs is about,

izin verin önce Higgs'in ne olduğunu anlatayım,

and to do so, we have to go back

ve bunu yapmak için de, Big Bang'den

to one tenth of a billionth of a second

saniyenin on milyarda biri kadar sonraya

after the Big Bang.

gitmemiz gerekiyor.

And according to the Higgs theory,

Ve Higgs teorisine göre,

at that instant, a dramatic event took place

tam o anda, evrende dramatik

in the universe.

bir an yaşandı.

Space-time underwent a phase transition.

Uzay-zamanda bir faz geçişi yaşandı.

It was something very similar to the phase transition

Bu olay, sıfırın altındaki derecelerde

that occurs when water turns into ice

suyun buza dönüşmesi gibi bir faz geçişine

below zero degrees.

çok benziyordu.

But in our case, the phase transition

Ama bizim durumda, faz geçişi

is not a change in the way the molecules

moleküllerin madde içindeki dağılımının

are arranged inside the material,

değişimiyle alakalı değildi,

but is about a change

ama uzay-zamanın kendi dokusunda

of the very fabric of space-time.

oluşan bir değişimdi.

During this phase transition, empty space

Bu faz geçişi sırasında, boş uzay

became filled with a substance

şu anda Higgs alanı dediğimiz

that we now call Higgs field.

maddeyle doldu.

And this substance may seem invisible to us,

Ve bu madde bizim için görünmez olsa da,

but it has a physical reality.

aslında fiziksel bir gerçeklik.

It surrounds us all the time,

Bizi her zaman çevreliyor,

just like the air we breathe in this room.

aynı bu odada soluduğumuz hava gibi.

And some elementary particles interact

Ve bazı temel parçacıklar bu maddeyle

with this substance, gaining energy in the process.

etkileşime giriyor ve bu işlem sırasında enerji kazanıyorlar.

And this intrinsic energy is what we call

Ve bu esas enerji, bizim bir parçacığın kütlesi

the mass of a particle,

dediğimiz şey,

and by discovering the Higgs boson, the LHC

ve Higgs bozonunu keşfederek, LHC

has conclusively proved that this substance is real,

kesin bir biçimde bu maddenin gerçekliğini kanıtladı,

because it is the stuff the Higgs bosons are made of.

çünkü bu madde, Higgs bozonunu oluşturan şey.

And this, in a nutshell, is the essence of the Higgs story.

Ve bu, kısaca, Higgs öyküsünün temeli.

But this story is far more interesting than that.

Ama bu hikaye, bundan çok daha ilginç.

By studying the Higgs theory,

Teorik fizikçiler,

theoretical physicists discovered,

Higgs teorisi üzerine çalışarak,

not through an experiment

deney yoluyla değil ama

but with the power of mathematics,

matematiğin gücünü kullanarak

that the Higgs field does not necessarily exist

Higgs alanının sadece bizim bugün gözlemleyebildiğimiz

only in the form that we observe today.

şekliyle var olmak zorunda olmadığını kanıtladılar.

Just like matter can exist as liquid or solid,

Aynı, maddenin sıvı ya da katı halde bulunabilmesi gibi,

so the Higgs field, the substance that fills all space-time,

tüm uzay-zamanı kaplayan Higgs alanı da

could exist in two states.

iki farklı halde bulunabilir.

Besides the known Higgs state,

Bilinen Higgs durumunun dışında,

there could be a second state in which the Higgs field

bugün gözlemlediğimiz Higgs alanının milyarlarca ve

is billions and billions times denser

milyarlarca katı yoğunluğunda

than what we observe today,

ikinci bir hal de olabilir,

and the mere existence of another state

ve Higgs alanının farklı bir halinin sadece varlığı bile

of the Higgs field poses a potential problem.

potansiyel bir probleme işaret etmektedir.

This is because, according to the laws

Bunun nedeni, kuantum mekaniğine göre

of quantum mechanics, it is possible

bu iki hali ayıran bir enerji bariyerinin

to have transitions between two states,

varlığı durumunda bile haller arası geçişin

even in the presence of an energy barrier

mümkün olmasıdır,

separating the two states,

ve bu fenomen,

and the phenomenon is called,

duruma oldukça uygun biçimde,

quite appropriately, quantum tunneling.

kuantum tünelleme olarak adlandırılır.

Because of quantum tunneling,

Kuantum tünelleme sayesinde,

I could disappear from this room

bu odadan yok olabilir

and reappear in the next room,

ve pratikte duvardan geçerek

practically penetrating the wall.

yandaki odada ortaya çıkabilirim.

But don't expect me to actually perform the trick

Ama benden gözlerinizin önünde bu numarayı

in front of your eyes, because the probability

yapmamı beklemeyin, çünkü duvarı delip geçme

for me to penetrate the wall is ridiculously small.

olasılığım gülünç derecede küçük.

You would have to wait a really long time

Bu olmadan önce, gerçekten uzun bir zaman

before it happens, but believe me,

beklemek zorunda kalabilirsiniz, ama bana inanın,

quantum tunneling is a real phenomenon,

kuantum tünelleme gerçek bir fenomen,

and it has been observed in many systems.

ve birçok sistemde de gözlemlendi.

For instance, the tunnel diode,

Örneğin, tünel diyot,

a component used in electronics,

elektronikte kullanılan bir bileşen,

works thanks to the wonders

kuantum tünellemenin mucizeleri

of quantum tunneling.

sayesinde çalışmaktadır.

But let's go back to the Higgs field.

Ama biz Higgs alanına geri dönelim.

If the ultra-dense Higgs state existed,

Eğer ultra-yoğun Higgs hali var olsaydı,

then, because of quantum tunneling,

o zaman, kuantum tünellemesi nedeniyle,

a bubble of this state could suddenly appear

bu halin bir kabarcığı evrenin belirli bir yerinde

in a certain place of the universe at a certain time,

belirli bir zamanda birden ortaya çıkabilirdi,

and it is analogous to what happens when you boil water.

ve bu durum, suyu kaynattığınızda olanlara çok benzer.

Bubbles of vapor form inside the water,

Buhar kabarcıkları suyun içinde şekillenir,

then they expand, turning liquid into gas.

sonra yayılarak sıvıyı gaza çevirir.

In the same way, a bubble of the ultra-dense Higgs state

Aynı şekilde, ultra-yoğun Higgs halinin bir kabarcığı,

could come into existence because of quantum tunneling.

kuantum tünelleme sayesinde var olabilir.

The bubble would then expand at the speed of light,

Kabarcık sonradan ışık hızında yayılır,

invading all space, and turning the Higgs field

tüm uzayı doldurur ve Higgs alanını

from the familiar state into a new state.

bildiğimiz halden yeni bir hale dönüştürür.

Is this a problem? Yes, it's a big a problem.

Bu bir sorun mu? Evet, büyük bir sorun.

We may not realize it in ordinary life,

Bunu günlük yaşantımızda fark etmeyebiliriz,

but the intensity of the Higgs field is critical

ama Higgs alanının yoğunluğu,

for the structure of matter.

maddenin yapısı açısından kritiktir.

If the Higgs field were only a few times more intense,

Eğer Higgs alanı sadece birkaç kez daha yoğun olsaydı,

we would see atoms shrinking, neutrons decaying

atomların büzüldüğünü, atom çekirdeğinin içindeki

inside atomic nuclei, nuclei disintegrating,

nötronların çürüdüğünü, atom çekirdeğinin dağıldığını görürdük,

and hydrogen would be

ve hidrojen, evrende

the only possible chemical element in the universe.

var olabilecek tek kimyasal element olurdu.

And the Higgs field, in the ultra-dense Higgs state,

Ve Higgs alanı, ultra-yoğun Higgs halindeyken,

is not just a few times more intense than today,

bugünkünden sadece birkaç kez değil,

but billions of times,

milyarlarca kez daha yoğun,

and if space-time were filled by this Higgs state,

ve eğer uzay-zaman bu Higgs hali ile dolu olsaydı,

all atomic matter would collapse.

tüm atomik madde çökerdi.

No molecular structures would be possible, no life.

Hiçbir moleküler madde var olamazdı, yaşam da olmazdı.

So, I wonder, is it possible

Yani, merak ediyorum, gelecekte

that in the future, the Higgs field

Higgs alanının bir faz geçişine uğraması ve,

will undergo a phase transition and,

kuantum tünelleme yoluyla,

through quantum tunneling, will be transformed

bu kötü, ultra-yoğun hale

into this nasty, ultra-dense state?

dönüşmesi mümkün mü?

In other words, I ask myself, what is the fate

Diğer bir deyişle, kendime soruyorum,

of the Higgs field in our universe?

Higgs alanının evrendeki kaderi ne?

And the crucial ingredient necessary

Ve bu soruyu cevaplamak için gereken

to answer this question is the Higgs boson mass.

önemli madde Higgs bozonunun kütlesi.

And experiments at the LHC found that the mass

Ve LHC'deki deneyler, Higgs bozonunun

of the Higgs boson is about 126 GeV.

kütlesinin yaklaşık 126 GeV olduğunu gösterdi.

This is tiny when expressed in familiar units,

Bilindik birimlerle açıkladığımızda oldukça küçük,

because it's equal to something like

çünkü yaklaşık olarak

10 to the minus 22 grams,

10 üzere eksi 22 grama eşit,

but it is large in particle physics units,

ama parçacık fiziği birimlerine göre büyük,

because it is equal to the weight

çünkü bir DNA bileşeninin

of an entire molecule

tüm bir molekülünün

of a DNA constituent.

ağırlığına eşit.

So armed with this information from the LHC,

LHC'den gelen bu bilgiyle kuşanmış olarak,

together with some colleagues here at CERN,

burada CERN'deki bazı meslektaşlarla birlikte,

we computed the probability

evrenimizin ultra-yoğun Higgs haline

that our universe could quantum tunnel

kuantum tünellemesi yapmasının

into the ultra-dense Higgs state,

olasılığını hesapladık,

and we found a very intriguing result.

ve oldukça merak uyandırıcı bir sonuca ulaştık.

Our calculations showed

Hesaplamalarımızın gösterdiğine göre,

that the measured value of the Higgs boson mass

Higgs bozonu kütlesinin ölçülen değeri

is very special.

oldukça özel.

It has just the right value

Tam da evrenin dengesiz bir konumda

to keep the universe hanging

asılı kalmasını sağlayacak

in an unstable situation.

doğru değere sahip.

The Higgs field is in a wobbly configuration

Higgs alanı şu ana kadar sürmüş

that has lasted so far

titrek bir yapılanmaya sahip

but that will eventually collapse.

ama eninde sonunda çökecek.

So according to these calculations,

Yani bu hesaplamalara göre,

we are like campers

bizler, çadırını yanlışlıkla

who accidentally set their tent

bir uçurumun kenarına kurmuş

at the edge of a cliff.

birer kampçı gibiyiz.

And eventually, the Higgs field

Ve eninde sonunda, Higgs alanı

will undergo a phase transition

bir faz geçişine uğrayacak

and matter will collapse into itself.

ve madde kendi içine çökecek.

So is this how humanity is going to disappear?

Peki insanlığın yok oluşu böyle mi olacak?

I don't think so.

Pek sanmıyorum.

Our calculation shows that quantum tunneling

Hesaplamamız, Higgs alanının kuantum tünellemesinin

of the Higgs field is not likely to occur

önümüzdeki 10 üzeri 100 yıl içerisinde

in the next 10 to the 100 years,

gerçekleşmesinin olası olmadığını gösteriyor,

and this is a very long time.

ve bu da oldukça uzun bir zaman.

It's even longer than

Hatta bu süre

the time it takes for Italy to form a stable government.

İtalya'nın düzenli bir hükümet kurması için gereken zamandan bile daha uzun.

(Laughter)

(Kahkahalar)

Even so, we will be long gone by then.

O zaman bile, biz çoktan gitmiş olacağız.

In about five billion years,

Yaklaşık beş milyar yıl içinde,

our sun will become a red giant,

güneşimiz bir kırmızı deve dönüşecek,

as large as the Earth's orbit,

Dünya'nın yörüngesi büyüklüğüne ulaşacak,

and our Earth will be kaput,

ve Dünyamız mahvolacak,

and in a thousand billion years,

ve bir trilyon yıl içinde,

if dark energy keeps on fueling

eğer karanlık enerji, evrenin genişlemesini

space expansion at the present rate,

şu anki oranda körüklemeye devam ederse,

you will not even be able to see as far as your toes,

ayak başparmaklarınız kadar yakını bile göremeyeceksiniz,

because everything around you

çünkü etrafınızdaki her şey,

expands at a rate faster than the speed of light.

ışık hızından daha hızlı bir oranla genişleyecek.

So it is really unlikely

Yani Higgs alanının çöküşünü

that we will be around to see the Higgs field collapse.

görebilecek kadar etrafta olmamız pek mümkün değil.

But the reason why I am interested

Ama Higgs alanının faz geçişiyle

in the transition of the Higgs field

ilgilenmemin sebebi

is because I want to address the question,

şu soruyu ele almak:

why is the Higgs boson mass so special?

Higgs bozonunun kütlesi neden bu kadar özel?

Why is it just right to keep the universe

Neden evreni tam da bir faz geçişinin

at the edge of a phase transition?

eşiğinde bırakacak kadar doğru değerde?

Theoretical physicists always ask "why" questions.

Teorik fizikçiler her zaman "neden" sorusunu sorarlar.

More than how a phenomenon works,

Bir fenomenin nasıl çalıştığından çok,

theoretical physicists are always interested in

teorik fizikçiler daima bir fenomenin neden

why a phenomenon works in the way it works.

çalıştığı şekilde çalıştığıyla ilgilenirler.

We think that this these "why" questions

Bu "neden" sorularının bize

can give us clues

doğanın temel prensipleri

about the fundamental principles of nature.

hakkında ipuçları verebileceğini düşünürüz.

And indeed, a possible answer to my question

Ve gerçekten de, sorumun olası bir cevabı,

opens up new universes, literally.

bizi gerçek anlamda yeni evrenlere açabilir.

It has been speculated that our universe

Bizim evrenimizin, çok sayıda kabarcıktan

is only a bubble in a soapy multiverse

meydana gelen sabunumsu bir çoklu evren

made out of a multitude of bubbles,

içindeki bir evrenden ibaret olduğuna

and each bubble is a different universe

ve her bir kabarcığın farklı temel sabitler

with different fundamental constants

ve farklı fizik kanunlarına sahip farklı bir evren

and different physical laws.

olduğuna dair düşünceler mevcut.

And in this context, you can only talk about

Bu bağlamda, Higgs kütlesinin ancak

the probability of finding a certain value of the Higgs mass.

belirli bir değerinin bulunma olasılığından bahsedebilirsiniz.

Then the key to the mystery

O zaman bu gizemin anahtarı

could lie in the statistical properties

çoklu evrenin istatistiksel özelliklerinde

of the multiverse.

yatıyor olabilir.

It would be something like what happens

Bu, kumsalda kum tepelerine olanlara

with sand dunes on a beach.

benzer bir şey olabilir.

In principle, you could imagine to find sand dunes

Prensipte, bir kumsaldaki herhangi bir eğim açısında

of any slope angle in a beach,

kum tepeleri bulmayı hayal edebilirsiniz,

and yet, the slope angles of sand dunes

ama yine de, kum tepelerinin eğim açısı

are typically around 30, 35 degrees.

genelde 30, 35 derece civarındadır.

And the reason is simple:

Ve nedeni çok basit:

because wind builds up the sand, gravity makes it fall.

rüzgar tepeyi oluşturur, yer çekimi çökmesini sağlar.

As a result, the vast majority of sand dunes

Sonuç olarak, kum tepelerinin büyük çoğunluğu

have slope angles around the critical value,

kritik değerin civarında bir eğim açısına sahiptir,

near to collapse.

çökmeye yakındır.

And something similar could happen

Ve bunun benzeri bir şey de,

for the Higgs boson mass in the multiverse.

çoklu evrende Higgs bozonu kütlesi için olabilir.

In the majority of bubble universes,

Kabarcık evrenlerin büyük çoğunluğunda,

the Higgs mass could be around the critical value,

Higgs kütlesi kritik değerin yakınında,

near to a cosmic collapse of the Higgs field,

Higgs alanının kozmik çöküşüne yakın bir değerde olabilir,

because of two competing effects,

hem de aynı kum örneğinde olduğu gibi,

just as in the case of sand.

birbiriyle yarışan iki farklı etki yüzünden.

My story does not have an end,

Hikayemin bir sonu yok,

because we still don't know the end of the story.

çünkü hikayenin sonunu hala bilmiyoruz.

This is science in progress,

Bu, bilimin devam eden bir alanı

and to solve the mystery, we need more data,

ve gizemi çözmek için, daha fazla veriye ihtiyacımız var,

and hopefully, the LHC will soon add new clues

ve umuyorum ki, LHC yakında bu hikayeye yeni

to this story.

ipuçları ekleyecek.

Just one number, the Higgs boson mass,

Sadece bir sayı, Higgs bozonu kütlesi,

and yet, out of this number we learn so much.

ama yine de, bu sayıdan çok şey öğrendik.

I started from a hypothesis, that the known particles

Bir hipotezle başladım, bilinen parçacıkların

are all there is in the universe,

evrenin keşfettiğimiz sınırlarının ötesinde bile

even beyond the domain explored so far.

var olan tek parçacıklar olduğu hipotezinden.

From this, we discovered that the Higgs field

Buna dayanarak, uzay-zamana sızan

that permeates space-time may be standing

Higgs alanının bıçak sırtında konumlanmış,

on a knife edge, ready for cosmic collapse,

kozmik çöküşe hazır durumda olabileceğini keşfettik,

and we discovered that this may be a hint

ve bunun, evrenimizin çoklu evren gibi koca bir

that our universe is only a grain of sand

kumsaldaki bir kum taneciği olabileceği yönünde

in a giant beach, the multiverse.

bir ipucu olabileceğini keşfettik.

But I don't know if my hypothesis is right.

Ama hipotezim doğru mu değil mi bilmiyorum.

That's how physics works: A single measurement

Bu fiziğin çalışma şeklidir: Tek ölçüm dahi

can put us on the road to a new understanding

bizi evrenin yeni bir anlayışına doğru

of the universe

bir yola sokabilir

or it can send us down a blind alley.

ya da bizi çıkmaz bir sokağa gönderebilir.

But whichever it turns out to be,

Ama sonuç ne olursa olsun,

there is one thing I'm sure of:

emin olduğum bir şey var:

The journey will be full of surprises.

Yolculuk sürprizlerle dolu olacak.

Thank you.

Teşekkür ederim.

(Applause)

(Alkışlar)