CERN'deki Deneylerde Parçacıkların Işık Hızına Yaklaştığını Nasıl Biliyor?

Soru: Belirsizlik ilkesine göre bir şeyin aynı anda konumunu ne kadar iyi biliyorsak hızını da o ölçüde az biliyoruz veya hızını ne kadar iyi biliyorsak konumunu da o denli az biliyoruz. Peki öyleyse bilim insanları Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’ndeki (CERN) deneylerde parçacıkların ışık hızına yaklaştığını nasıl biliyor? (Ecem Erin) 

Cevap: Öncelikle Heisenberg belirsizlik ilkesinin ne anlama geldiğine bir göz atalım. Kuantum mekaniğinin bir sonucu olan bu ilke, bir sistem hakkında edinebileceğimiz bilgilerin bir sınırı olduğunu söyler. Bir parçacık üzerinde ölçüm yapılarak konumunun belirlenmeye çalışıldığını varsayalım. Elde edilecek sonuçlarda her zaman bir belirsizlik vardır. Bu belirsizliği sıfıra indirmek mümkün olmasa da daha hassas ölçümler yaparak azaltmak mümkündür. Ancak belirsizlik ilkesi, parçacığın konumu hakkındaki bilgimiz arttıkça momentumu hakkındaki bilgimizin azalacağını söyler. Aynı durum momentum ölçümleri için de geçerlidir. Bir parçacığın momentumu hakkındaki bilgimiz arttıkça konumu hakkındaki bilgimiz azalır. Özetle konum ve momentumun biri hakkındaki belirsizlik ne kadar azsa diğeri hakkındaki belirsizlik o kadar fazladır. Ancak belirsizlik ilkesi bir sistemin özellikleri hakkında tahmin yapamayacağımız anlamına gelmez. Kuantum mekaniğinin temeli olan Schrödinger denklemi de klasik mekanikteki hareket denklemleri gibi deterministiktir. Dolayısıyla sistemin herhangi bir andaki durumu biliniyorsa (ölçüm yapılarak sistemin çeşitli özellikleri belirlenmişse) başka bir andaki durumunu hesaplamak mümkündür. Bu durum CERN deneyleri için de geçerlidir. Parçacıkların belirli bir andaki hızları biliniyorsa bir süre sonra hızlarının ne olacağı tahmin edilebilir. Ayrıca parçacıkların hızlarının ışık hızına yaklaştığı, üzerlerinde ölçüm yapılarak da doğrulanabilir.