Kuantum Alan Teorisi Nedir?

Öncelikle kuantum fiziğinin en önemli teorilerinden birisi olarak adlandırmamız kuantum alan teorisi için kesinlikle abartı olmayacaktır. Çoktan diğer teorilerden ayrılarak kendisini bir üst teori olarak ilan etmiştir.  Kuantum alan teorisi bizi önceden bildiğimiz ve düşündüğümüz tüm teorilerin çok daha dışarısına çıkartıyor. Ve şu anda tüm bilim adamlarının ve teorilerinin ortak bir paydayla kuantum alan teorisi içerisinde bulmak mümkün.  

Başlangıç noktası olarak Paul Dirac’in yazdığı bazı makaleler başlangıç noktası olarak kabul edilir. İlk başlangıç noktası olaraksa 1927 yılındaki makalesini ele alabilmemiz mümkündür. Kendisi de kuantum mekaniğinin kurucularından sayılan bir isimdir. Elektron manyetizma ve elektron gibi alanlardaki çalışmaları Heisenberg gibi bilim insanlarının da sonrasında gerçekleştirdiği çalışmalarla birlikte kuantum alan teorisi çok daha yüksek bir seviyeye taşınmıştır. 1950 yılları civarında tüm fizikçiler tarafından net bir şekilde tartışılmaya ve geliştirmeler yapılmaya başlanmıştır. Hatta şuanki tarihte farklı yollar izleyen tüm fizikçiler bile kuantum alan teorisi çatısı altında buluşmuşlardır. 

İlginizi Çekebilir: Kuantum Programlama Nedir?

Kuantum Alan Teorisi Nedir? 

Kuantum alan teorisi atom altı evrede olan parçacıkları ve onların yapabilecekleriyle birlikte özelliklerini anlayabilmemiz için var olan bir daldır. Bir fizik disiplini olarak da ele alabilmemiz mümkündür. Kuantum alan teorisine göre tanımlanan evren bizim alışageldiğimizden çok daha farklıdır. Kuantum alan teorisi hiçlik adındaki kavramı net şekilde reddeder. Örneğin mutlak hiçlik olarak kabul edilen –273 santigrat derece, ulaşamayacağımız bir sıfır noktasıdır. Bu derecenin altına inemeyiz. Sebebi de hiçlik olmasıdır. Kuantum alan teorisiyse bize hiçlik diye bir şey olmadığını söyler. Bizim hiçlik dediğimiz noktada hala devam eden bir enerji ve hareket var. Boş bir kutu düşünün ve bunun içinde hava dahil hiçbir şey olmasın. Tam anlamıyla içi boş bir kutunun içinde bile boşluk olmadığını savunur. Yani tüm evren bir boşluk yerine sürekli olarak hareket eden parçacıklardan oluşur.  

Bu teorinin asıl anlatmak istediği nokta da tam olarak burası. Sadece tek olan bir parçacık yoktur. Tüm evreni kaplayan tek bir elektron alanı vardır. Bozon, foton gibi parçalar değil tüm alanı kaplayan bozon ve foton alanları vardır. Bu alanların etkileşimindeyse sonuç olarak enerji, hareket, dalga, parçacık veya madde olarak görürüz. Çok net şekilde dalgacık veya parça kavramını reddeder. Bunun bir yanılsama olduğunu savunur. Evrende her ne olursa olsun bir kütleye sahip olsa veya olmasa da, enerji veya madde olsa da hepsinin tek bir kaynağı vardır ve bu da kuantum alanlardır. Bu da demek oluyor ki maddenin daha da içerisine girdiğimizde daha küçük madde parçalarının olduğunu reddediyor ve maddenin içinde sadece belirli alanlar olduğunu savunuyor. Ve yine alıştığımızın aksine bunlar elektro manyetik alanlardan daha farklı alanlardır.  

Tekrar hiçbir şeyin olmaması gereken sıfır noktasına bir göz atmamız gerekirse, orası kuantum alanı içerisinde kalan en düşük enerjili bölge olarak adlandırılabilir. Buradaki enerji ve ortaya çıkan dalgalar birbiriyle doğru orantılıdır. Daha fazla arttığı zamansa devamında parçacıklar çıkmaya başlıyor. 

Bir örnekle açıklamak gerekirse de, higgs alanına yeterince enerji verdiğimiz ve onu yeteri kadar titreştirdiğimiz zaman, orada bir higgs bozonu ortaya çıkartmış oluyoruz. Higgs bozonu çıkartmamızla beraber onun enerjiye kütleyi nasıl kazandırdığını başka bir deyişle, enerjinin maddeye dönüşümünü görürsünüz. Yoktan enerji var etmek istiyorsanız bu alanlara yeterli etkileşim vermeniz gerekir ve bu şekilde de o alanlardaki parçacıkları ortaya çıkartırsınız. Ama yoktan enerji var etmek diye bir şey yoktur. Sadece bir şeyler oluyormuş gibi görünür hepsi bu. Enerji hiçbir zaman yok olmaz, ama aynı şekilde de yoktan da hiçbir şey var olamaz. Aynı zamanda kuantum alan teorisi Einstein’ın özel göreliliğini de kuantum evrenine uyduruyor. 

Kuantum alan teorisini tek bir başlık altında anlatmak oldukça zordur çünkü var olan tüm fiziği içine alarak bugünlerde geldiğimiz noktanın en uç noktası olarak kabul edilebilir.