Newton Yasasını Bozma

Bir kuantum parçacığının dikkat çekici geri-ileri salınım hareketi

Innsbruck fizikçileri, bir boyutlu atomik gazda kuantum parçacıklarının ilginç salınımlı geri-ileri hareketini gördüler.

Bir ağaçtan düşen olgunlaşmış bir elma, Sir Isaac Newton’a, bir kuvvete bağlı nesnelerin hareketini tanımlayan bir teori oluşturmak üzere ilham kaynağı olmuştur. Newton’ un hareketinin denklemleri, herhangi bir rahatsız edici kuvvetin yolunu değiştiremediği sürece, hareketli bir cisim düz bir çizgi üzerinde hareket etmeye devam ettiğini bildirir. Newton’ un kanunlarının etkisi, günlük hızımızda hissedilen atalet üzerinde, yeryüzünün yer çekim alanına düşen bir skydiver’dan, güneşin çevresinde dönen toprağa kadar değişen günlük tecrübelerimizde her yerde bulunur.

Ancak kuantum dünyasında, cisimlerin hareketi için olan sezgilerimize şiddetle meydan okuyoruz ve bazen başarısız olabiliyoruz. Sudan düşen mermerin yukarı doğru ve aşağı doğru sallanarak düştüğünü değil, sadece düz bir şekilde aşağıya doğru ilerlediğini hayal edin? Tuhaf geliyor. Bununla birlikte, Münih, Paris ve Cambridge teorisyenleriyle birlikte Innsbruck’tan deneysel fizikçi bir kuantum parçacığı keşfetti. Bu şaşırtıcı davranışın merkezinde, fizikçilerin “kuantum parazit” dediği şey, kuantum mekaniğinin, parçacıkların dalgalar gibi davranmasına izin verdiği gerçeğidir; bu da dalgaları birbirine katabilir veya birbirini iptal edebilir.

Mutlak sıfır sıcaklığına yaklaşmak

Ekip, ileri geri titreşen kuantum parçacıklarını gözlemlemek için, mutlak sıfır sıcaklığının hemen üzerindeki Sezyum atomlarının bir gazını soğutmalı ve yüksek güçlü lazer ışınlarıyla gerçekleştirilen çok ince boruların bir düzeneğine kapatılmalıdır. Özel bir yöntem ile atomlar birbirleriyle güçlü etkileşime girdiler. Bu aşırı koşullarda, atomlar hareketleri tüplerin yönü ile sınırlanan bir kuantum sıvısı oluştururlar. Fizikçiler gaz yoluyla farklı bir dönme durumunda bir atom olan kirlilik atomunu hızlandırdılar. Bu kuantum parçacığı hareket ettikçe, gaz parçacıklarının dağılması ve geriye doğru yansıması gözlendi. Bu, bir mermerin suyun içine düştüğü zaman tersine salınım hareketine yol açtı. Deney, Newton yasalarının kuantum alanında kullanılamayacağını gösteriyor.

Kuantum sıvıları bazen kristaller gibi davranıyor

Kuantum mekaniği teorisinin geliştirilmesinin ilk günlerinden beri bir kuantum dalganın belirli yönde yansıtıldığı bilinmektedir.Örneğin, elektronlar bir parça metal gibi katı kristallerin düzenli paternini yansıtırlar. Bu etki ‘Bragg saçılımı’ olarak adlandırılır. Bununla birlikte, Innsbruck’da yapılan deneydeki sürpriz, kirliliğin yansıması için böyle bir kristalin mevcut olmadığıydı. Bunun yerine, düzeninde gizli bir düzen sağlayan atomların kendisinin gazı, bu fizikçi ‘korelasyon’ yazan bir özellikti. Innsbruck çalışması, maddenin dalga doğası ile birlikte bu korelasyonların kuantum dünyasındaki parçacıkların hareketini nasıl belirlediğini ve günlük hayatımızdaki deneyimleri engelleyen yeni ve heyecan verici olgulara nasıl yol açtığını gösterdi.

Kuantum mekaniğinin tuhaflığını anlamak da daha geniş bir kapsamda alakalı olabilir ve elektronik bileşenlerdeki temel süreçleri anlamaya ve optimize etmeye yardımcı olur ve hatta karmaşık biyolojik sistemlerde nakil proseslerine yardımcı olur.

Kaynak : sciencedaily.com