Şaşırtıcı Bir Şekilde Işığın Dalga Davranışını Taklit Eden Osilatör
Fotoğraf : Zorlanmış harmonik osilatörün mekanik hareketi, ışık dar bir yarıktan geçtiğinde oluşturulan girişim modeline (görselde gösterilmektedir) garip bir şekilde benzerlik gösterir.
RIKEN fizikçileri tarafından, ışığın davranışı ile bir mekanik hareket türü arasında beklenmedik bir matematiksel bağlantı ortaya çıkarıldı. Bu beklenmedik bağlantı, parçacık hızlandırıcı tasarımlarında ve plazma araştırmalarında fizikçilere yardımcı olabilir.
Hitoshi Tanaka ve RIKEN SPring-8 Merkezi’nden meslektaşları, aslında bu keşfi bir kaza sonucunda fark etti. Onlar, X ışınları yayan, elektron ışınlarının dairesel devre etrafında hareket eden, yeni bir senkroton radyasyon kaynağı tasarlıyorlardı.
Araştırma ekibi, ışınları mekânsal olarak genişleterek, ışın enerjisini güvenli ve verimli bir şekilde absorblamanın bir yolunu keşfetmek istiyordu.
Daha sonra araştırma ekibi, senkrotron radyasyon kaynağında dolaşan elektronları matematiksel olarak modelledi. Oluşturulan modelde yer alan temel parça, yavaş değişen doğal salınım frekansıyla zorlanmış harmonik osilatöre eşdeğerdi. Tanaka’nın harmonik osilatöründe elektrot, itici kuvveti sağlayarak çevrede elektronların titreşim hareketi yapmasını sağlamaktaydı.
Ekip, elektronların salınım genliğini arttırmak ve elektron ışınlarını yaymak için gerekli olan en uygun frekansı bulabilme hedefiyle denklemi çözdü. Ancak şaşırtıcı bir biçimde bilim insanlarının oluşturduğu çözüm, tamamen farklı bir sistemi tanımlayan farklı bir şeye benziyordu.
Oluşan görsel, ışık dalgalarının tepe noktalarının birleştiği bölgelere karşılık gelen parlak kısımlar ve bazı dalgaların tepe noktaları ile diğer dalgaların çukur noktalarının birleşerek birbirini iptal ettiği koyu çizgilerden meydana geliyordu.
Tanaka, “İlk başta bu duruma anlam veremedik, çünkü sistemimiz optik değil mekanik bir sistemdi.” dedi.
Araştırma ekibi, daha sonra yavaş frekansa sahip bir harmonik osilatörün de ışığa benzer şekilde davranacağını hesaplayarak kanıtladı. İtici güç doğru frekansla uygulandığında, sistem yankılanır ve salınımın genliği artar.
Tanaka, sonuçların pek çok alanda yararlı olacağını ümit ederek “Harmonik osilatörler, plazma fiziği ve parçacık hızlandırıcı gibi birçok alanda önemlidir.” dedi.
Kaynak : phys.org
