Size çok tanıdık geleceğine emin olduğumuz Avengers: Age of Ultron filminin ikonik sahnesinde, Thor'un çekici Mjölnir'in, sadece layık olanlar tarafından kaldırılabileceği ve bunu yapabilen kişinin Thor'un yüce gücüne sahip olacağı hakkında konuşuluyor. Thor'u filmlerden veya çizgi romanlardan takip edenler çok iyi bilecektir ki, Mjölnir inanılmaz ağırdır ve onu Thor dışında kimse kaldıramaz, bu da bazen öngörülemeyen sorunlara yol açar. Film sahnesinde Thor, ekibinin diğer üyelerine, Tony Stark'ın çatı katındaki bir sehpanın üzerinde duran Mjölnir'i kaldırmaya çalışmalarını söylüyor. Tahmin edilebileceği gibi, çok az hareket ettirmeyi başaran Captain America hariç hiç kimse onu yerinden kımıldatamıyor bile. Thor daha sonra çekici kaldırıyor ve gelişigüzel bir şekilde havaya fırlatıyor.

Thor'un çekici ve onunla ilgili her şey ne yazık ki tamamen kurgu olsa da, bilim dünyası çekicin inanılmaz ağırlığını açıklayabilecek bir hipotez bulmayı ihmal etmedi.

Gravitonlar!

Kurgusal bir karakterin adı gibi görünse de (aslında Marvel evreninde Graviton adında bir kötü karakter de bulunuyor!), gravitonlar gerçektir… en azından teorik fizikte. Graviton, kuantum alan teorisinde yerçekimi kuvvetine aracılık eden temel parçacıktır; başka bir deyişle, yerçekimi kuvvetini taşır. Daha da açık söylemek gerekirse, bir şeyi havaya fırlattığınızda ve cisim yerçekimi nedeniyle geri geldiğinde, teoriye göre, cismi aşağı çeken gravitonlardır.

Yerçekimi kuvveti dışında, doğada üç temel kuvvet bulunur. Bu kuvvetlerin hepsinin kendi aracı temel parçacıkları vardır; ışık (elektromanyetizma) fotonlar aracılığıyla hareket eder, zayıf etkileşime W ve Z bozonları aracılık eder ve güçlü nükleer kuvvet taşıyan temel parçacıklara gluon adı verilir. Tüm bu parçacıklar, makro düzeyde gözlemlediğimiz kuvvetleri “taşır”. Yerçekimi kuvveti aynı zamanda doğanın birincil kuvvetlerinden biri olduğu için, gravitonların da temel parçacık olması gerektiği teorileştirilmiştir.

Ancak, bir şeyi kuramsallaştırmak başka, deneylerle varlığını kanıtlamak başka bir şeydir. Günümüzde, buna fiziksel açıdan uygun bir dedektörümüz bulunmadığı için gravitonların varlıklarının tespiti neredeyse imkânsızdır. Ayrıca, yerçekimi kuvveti, tüm doğal kuvvetlerin en zayıfı olduğu için, madde ile olan etkileşimlerinin son derece küçük olan enine kesiti nedeniyle gravitonları tespit etmek fiziksel olarak da imkânsız görülmektedir.

Birbirlerine göre konumlarından bağımsız olarak, herhangi iki parçacık arasında yerçekimi kuvveti bulunduğundan, bu kuvveti iki cisim arasında taşıyan parçacıkların, yani gravitonların esasen kütlesiz olmaları gerektiği kabul edilir. Ayrıca, 2'lik bir spin taşımaları gerekir, çünkü yerçekiminin kaynağı, ikinci dereceden bir tensör olan stres-enerji tensörüdür. Bu nitelikler, spini 2 olan kütlesiz bir parçacık tespit edilirse, bunun bir graviton olması gerektiğini gösterir.

Gravitonların Thor'un çekiciyle ne ilgisi var?

Yerçekimi kuvveti herhangi bir cisme ağırlığını veren kuvvet olarak tanımlanır. (Bir nesnenin 'ağırlığının', tüm dış kuvvetlerden bağımsız olan 'kütlesinden' farklı olduğunu unutmayalım.) 

Ay'ın yerçekimi Dünya'nın altıda biri olduğu için, burada 60 kilogram ağırlığındaysanız, ay yüzeyinde 10 kilogramdan (60/6) daha ağır olamazsınız. Kısacası, yerçekimi kuvveti ne kadar yüksekse, yani graviton sayısı ne kadar yüksekse, bir nesne o kadar ağırdır. Bu da güçlü Mjölnir'in bir şekilde gravitonlarla uğraşıyor olması gerektiği anlamına gelir!

İskandinav mitolojisi ve Marvel Comics, bize Mjölnir'in ölmekte olan bir yıldızın kalbinde demirci Etri tarafından çağlar önce dövülen "uru metalinden" oluştuğunu söyler. Çekiçte, “Bu çekici tutan kişi eğer layıksa Thor'un gücüne sahip olacaktır” yazısı bulunur. Esasen bu, Mjölnir'in kendi üzerinde bir çeşit büyü taşıdığı anlamına gelir, bu da onu yalnızca "değerli" gördüğü kişiler için kullanılabilir hâle getirir. Bu nedenle, gravitonlarla “oynama” yeteneği, çekicin ve aslında metalin kendisinde yatmalıdır.

Filmde, İskandinav tanrıları, yetenekleri yirmi birinci yüzyıl dünyasına kıyasla inanılmaz gelişmiş olduğu için, bizlere yetenekleri sihirden farklı olmayan bir uzaylı varlık ırkı olarak tanımlanır. Bu yüzden uru, teknolojik olarak bizden çok daha gelişmiş bir gezegene ait olduğu için büyülü görünebilir. Şimdilik, çok daha üstün kökenleri nedeniyle uru'nun 'büyülü' olduğunu varsayalım.

Minnesota Üniversitesi'nde Fizik profesörü ve The Physics of Superheroes kitabının yazarı James Kakalios Wired'da yazdığı yazıda, Mjölnir'in inanılmaz ağırlığı hakkında çok ilginç bir hipotez önerdi. Profesör, çekicin uygun dış uyaranlar altında, yabancı ve muhtemelen bilimsel olarak gelişmiş bir metalden (uru) yapıldığı için, gravitonların emisyonunu kontrol edebilmesi gerektiğini düşünüyor!

Bu nedenle, biri (diyelim ki Hulk) Mjölnir'i kaldırmaya çalıştığında, bazı karmaşık algoritmalar kullanarak sahibinin 'değerini' anında hesaplıyor ve çekici kullanmaya layık olup olmadığına karar veriyor. Onu değerli bulursa, kişi zahmetsizce kaldırıyor (tıpkı Thor'un yaptığı gibi) ancak aksi durumda, çekiç, kendisine uygulanan yukarı yönde kuvvete karşı koymak için graviton emisyonunu artırıyor. Bu nedenle, Hulk çekici kaldırmaya çalıştıkça, açığa çıkacak graviton sayısı o kadar fazla oluyor ve çekiç de bir o kadar ağırlaşıyor. 

Aynı şekilde, Tony Stark da, Iron Man eldivenini kullanarak Mjölnir'i kaldırmaya çalıştığında, Mjölnir'in ağırlığından daha büyük bir yukarı doğru kuvvet uygular, ancak yine de çekiç hareketsiz kalır. Bu sahnede de, uru metalinin benzersiz bir özelliğinin, uygun uyarıcılar altında büyük miktarlarda graviton yayabilmesi olduğu sonucuna varılabilir.

Filmde gravitonların yerçekimi kuvvetini ilettiği varsayılır ve bir nesne fazla gravitonlar yayarsa, bu kütlesini artırmaya eşdeğer olacaktır. Böylece, "değersiz" bir kişi yukarıya doğru bir kuvvet uyguladığında, uru metali bu kaldırmayı tam olarak iptal etmek için çekicin ağırlığını arttırır ve çekiç hareketsiz kalır. Tony ve Rhodey aynı anda daha büyük bir yukarı yönlü kuvvet uyguladığında, gravitonların emisyon hızı, çabalarını tekrar nötralize etmek için artar. Artan ağırlık, masaya zarar vermez, çünkü çekici sabit tutmak, yani tüm yukarı yönlü kuvvetleri dengelemek için yalnızca yeterli graviton yayılır. Kaldırma kuvveti durdurulduğunda, aşırı graviton emisyonu da durur.