2.000 Atom, Aynı Anda İki Yerde Birden Göründü

Viyana Üniversitesi ve Basel Üniversitesi’nde çalışan bilim insanları tarafından yapılan yeni deneyler, kuantum süperpozisyonunu ilk defa bu kadar yüksek bir seviyede test etti. 2.000 aynı atomun aynı anda iki yerde birden görünmesi, bu alanda bir rekor olarak tarihe geçti.

Kuantum mekaniğindeki alternatif teorilerin sınırlarını yeniden belirleyen bir olay yaşandı. Kuantum süperpozisyonu üzerinde yapılan deneyde yeni bir kütle rekoru kırıldı. Schrödinger denklemine dayanan süperpozisyon ilkesi, kuantum mekaniğinin en temel eşitliklerinden birisidir. Süperpozisyon ilkesi, su birikintisi üzerinde görülebilen ve girişime girebilen dalgalarla hemen hemen aynı olacak şekilde parçacıkları dalga fonksiyonu kapsamında tanımlar.

Örneğin üst üste binen iki çukur ya da dalga birbirini güçlendiriyor ya da bir dalga bir çukur denk gelecek olursa bunlar da birbirini sönümleyerek yok ediyor. Bu olayların genel adına ise dalga girişimi adı veriliyor fakat kuantum dalgalarda bu durum daha farklı olarak çalışıyor. Su dalgalarından farklı olarak tek başına bulunan parçacıklarda da görülebiliyor.

Bilimin En Büyük Sırlarından Biri Olan Çift Yarık Deneyi

Parçacıkların doğasını anlatan en başarılı deneylerden birisi de çift yarık deneyidir. Deney sırasında üzerinde iki yarık bulunan levhaya tek bir parçacık fırlatılır. Bu parçacık ise dalga özelliği göstererek suda görünen girişim desenlerini oluşturur.

Bu olay elektron, nöron, foton, atom hatta molekül gibi büyük parçacıklarda da meydana gelebiliyor. Bu da fizikçilerin ve felsefecilerin aklına “Bu garip kuantum etkilerinin büyük boyutlu klasik dünyaya geçişi nasıl gerçekleşiyor?” sorusunu getiriyor. Bu soruya cevap vermek için Viyana Üniversitesi’ndeki Markus Arndt ve ekibi, daha büyük kütleli nesnelerdeki kuantum girişimlerini göstermek amacıyla bir deney yaptı.

Yapılan Deney ve Sonuçları

Deneyde kütlesi önceki rekordan birkaç kat büyük ve 25 bin atomik kütle biriminden daha yüksek olan moleküller kullanıldı ve deney, Nature Physics’te yayınlandı. Girişimölçere (interferometre) gönderilen C707H260F908N16S53Zn4 kodlu molekül, 40 binden fazla nötron, elektron ve protonu bir araya getiriyordu. Bu molekülün de Broglie dalga boyu ise tek bir hidrojen atomunun çapından bin kat daha düşüktü.

Çalışmaya destek olmak isteyen Basel Üniversitesi’nden Marcel Mayor ve ekibi, deneye yardımcı olabilecek devasa molekülleri, çok yüksek vakuma sahip bir ortamda bile parçalanmadan kalacak hâle getirecek özel bir sentez teknolojisiyle üretti. Bu molekülleri inceleyebilmek ve kuantum doğasını kanıtlayabilmek için daha önce Viyana’da bu amaç için üretilen iki metre uzunluğundaki madde/dalga girişimölçerine ihtiyaç duyuldu.

Bu modellerle birlikte özellikle parçacıkların kendiliğinden çarpışmasından oluşan dalga fonksiyonunun kütlesinin karesine bağlı olarak değiştiği öne sürülüyor. Bu iddia ile birlikte boyutu oldukça küçük olan kuantum dünyası, klasik fizik dünyası ile bir araya getirilmeye çalışılıyor. Parçacığın ne kadar sık kuantum sıçramaları yaşadığını ve çarpışma süreciyle nasıl yerelleştiğini doğrudan görebilmek için yüksek kütleli bir parçacığın süperpozisyonunu belirli bir süre boyunca koruduğunu gözlemlemek gerekiyor.

Yapılan bu deney sonucunda ise moleküller, süperpozisyonlarını 7 milisaniyeden fazla olacak şekilde korudu. Bu da farklı kuantum modellerinde yeni girişim sıçramalarının oluşmasına olanak sağlayabilecek bir süre.

Kuantum ve klasik fizik arasındaki fark ise her geçen gün azalıyor. Bu tarz deneyler sayesinde mevcut olan modellerden hangisinin daha geçerli olduğu ortaya çıkartılarak doğa, daha iyi bir şekilde açıklanabiliyor. Makalenin başyazarı Yaakov Y.Fein ise şu sözleri kullanıyor: “Deneylerimiz, kuantum mekaniğinin, tüm garipliklerine karşın büyüleyici şekilde sağlam olduğunu gösteriyor ve ben, gelecek deneylerde çok daha büyük (kütleli) ölçekte testler yapılacağından umutluyum.”

Kaynak : webtekno.com