How big is Sicim?

Sicim kuramında sicim, doğanın önerilmiş bir temel yapı taşıdır: uzunluğu olan ama genişliği olmayan küçücük bir iplik. Sicimler varsayımsaldır ve hiçbir deney henüz birini saptamadı; bu yüzden yukarıda gösterilen 9,3 × 10⁻³⁶ metre bir ölçüm değildir. Bu sayı, 9,3’ün 1’in ardından 36 sıfır gelen sayıya bölümüdür. Bir sicimin tam olarak ne kadar uzun olduğunu sicim kuramının kendisi söylemez.

Boyut

Sicim kuramı, maddenin en küçük parçalarının nokta değil, küçücük sicim halkaları olduğunu öne sürer. Bir sicimin büyüklüğü, sicim uzunluğu denen bir niceliğe bağlıdır. Kuram bu niceliğin değerini açık bırakır. Bu değer, sicimlerin birbirini ne kadar güçlü etkilediği ve kuramın gerektirdiği ek boyutların büyüklüğü gibi başka bilinmeyenlere bağlıdır.

Fizikçiler genellikle sicim uzunluğunun Planck uzunluğunun, yani 1,6 × 10⁻³⁵ metrenin, çok üzerinde olmadığını varsayar. Planck uzunluğu, kütle çekiminin kuantum etkilerinin önem kazanması beklenen ölçektir. Fizikçilerin en iyi anladığı kuram sürümlerinde sicim, Planck uzunluğundan daha uzundur. Yukarıda gösterilen değer, Planck uzunluğunun yarısından biraz fazladır.

Sicim kuramında sicim uzunluğu, kabaca en küçük uzaklık gibi de iş görür. Bir sicim kendisinden daha kısa hiçbir şeyi inceleyemez, çünkü o ölçekte sicimin kendisi bulanıktır.

Boyut karşılaştırmaları

Bir Planck uzunluğunda, uç uca dizilen yaklaşık 100 milyar milyar (10²⁰) sicim, yaklaşık 1,7 femtometre genişliğindeki bir protonu baştan başa kaplardı. Bir femtometre 10⁻¹⁵ metredir; Planck uzunluğu ise bu sitedeki bir sonraki daha büyük nesnedir.
Bir Planck uzunluğundaki bir sicim bir insan saçının kalınlığına (yaklaşık 0,1 milimetre) büyütülse, bir proton yaklaşık bir ışık yılı genişliğinde olurdu. Bir ışık yılı, ışığın bir yılda kat ettiği uzaklıktır.
HERA parçacık çarpıştırıcısındaki deneyler, kuarkların genişliğinin 8,6 × 10⁻¹⁹ metreden az olduğunu buldu. Bu sınır hâlâ yaklaşık 50 milyon milyar (5 × 10¹⁶) Planck uzunluğuna eşittir.

Sicimler neyi açıklardı

Sicim kuramında her parçacık türü, kendine özgü biçimde, kendi frekansıyla titreşen bir sicimdir. Kuram, protonlar gibi parçacıkların birbirini nasıl etkilediğini betimleme girişimi olarak başladı. Zamanla tüm parçacıkları ve kuvvetleri tek bir kuramda betimleme girişimine dönüştü.

Kütle çekimi sicim kuramında isteğe bağlı değildir: kuram onu gerektirir. Birçok fizikçi sicim kuramını, kütle çekimini kuantum mekaniğiyle birleştirecek olası bir kuantum kütle çekimi kuramı olarak inceliyor. Kuram ayrıca gözlenen üç boyutun ötesinde, uzayın altı ya da yedi ek boyutunu gerektirir.

Sicimler neden sınanmadı

Sicim kuramı spekülatiftir. Gerçek dünyayı betimlediğine dair deneysel kanıt yoktur ve henüz deneylerin sınayabileceği tek bir kesin öngörü bile ortaya koymaz. 1980 dolaylarında geliştirilen modelde ek boyutlar yaklaşık Planck ölçeğinde kıvrılmıştır; yakın gelecekte sınanamayacak kadar küçüktür.

Bazı sürümlerde sicimler, dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın erişebileceği ölçektedir. Çarpıştırıcı, titreşen birer sicim olacak ağır parçacıkları aradı. Parçacık Veri Grubu’nun 2025 incelemesi itibarıyla, bir protonun kütlesinin yaklaşık 8.400 katından hafif bu tür parçacıkları dışlamıştır.