Ana sayfa 88. Sayı Fizikçiler kuantum ikizi atomlar yarattı

Fizikçiler kuantum ikizi atomlar yarattı

Bilim Gündemi

197
PAYLAŞ

Çeviren: Simin Ecem Yıldız

Uzayda iyi bir biçimde ayrılmış fakat bu ayrılmanın neye bağlı olduğu anlaşılamayan cisimler kuantum fiziğinin içine işleyen gizemlerinden biridir. Foton çiftleri bu tip sistemlerin göze çarpan örneklerindendir. Foton çiftleri kuantum kriptografisi (şifrelemesi) kullanarak, kuantum düzeylerinin ışınlanmasına ya da darbeye dayanıklıklı veri transferine olanak sağlar. Gelecekte bu tip uygulamalar basitçe fotonlarla sınırlandırılmış olmayacak. Viyana Teknoloji Üniversitesi’nde (TU Vienna) geliştirilen yeni bir teknik sayesinde, mutlak sıfır sıcaklığın had safhada altında olan Bose-Einstein yoğuşuğu kullanılarak bağlı atom çiftleri oluşturuldu.

Bu deneylerin sonuçları o günden itibaren Nature Physics dergisinde yayımlandı.

Einstein bile düzgünce ayrılmış parçacıkların kuantum mekaniksel açıdan birleşik durması fikrine sıcak bakmamıştı. Ona göre bu fenomen “uzaktan perili bir aktivite gibiydi”. Fakat, o günden beri sayısız deney kuantum teorisinin bu korkutucu öngörüsünü kanıtladı. Kısacası kuantum parçacıkları birbirlerinden hayli uzak olsalar bile birbirlerine bağlı olabilir ve ortak fiziksel özellikler taşıyabilirler.

Viyana Teknoloji Üniversitesi profesörü Jörg Schmiedmayer şöyle açıklıyor: “Yapılan işlem, birbirlerine görünmez bir iplikle bağlanmış gibi bir parçacığı istediğimiz şekilde etkileme yoluyla, aynı anda diğerinde birtakım değişiklikler yapabileceğimiz anlamına gelmez. Fakat öte yandan, iki parçacığını da tek bir kuantum sistemiymişçesine işleyebiliriz. Bu yaptığımız şey de heyecan verici deneyler için yeni bir kapı açacaktır.” Jörg Schmiedmayer’ın ekibi deneyleri Viyana Teknoloji Üniversitesi tarafından yürütülen Atom ve Atomaltı Fiziği Enstitüsü’nde sürdürüyor. Deneyin teorik hesaplamaları ise Avustralya’nın Graz kentindeki Karl Franzens Üniversitesi’nden Ulrich Hohensteiner tarafından yapılıyor.

Kuantumca birleşik atomlar üretebilmek için bilim insanları önce Bose-Einstein yoğuşuğunu yarattılar. Alışılmışın hayli dışında olan bu madde formu, mutlak 0 sıcaklığının bir milyon kez altında olan bir sıcaklıkta görülür. Bu sayede, Bose-Einstein yoğuşuğunun içindeki atomlar mümkün olan en aşağı enerji seviyesindedirler.

“Başarının sırrı bizim atom çiplerimiz” diyor Thorsten Schumm (TU Vienna).  Kusursuz bir biçimde tasarlanmış çip yapıları sayesinde, atomlar inanılmaz bir hassasiyetle manipüle edilebilir. Bu da vibrasyon enerjisinin bir kuantumunun Bose-Einstein yoğuşuğuna iletilmesini olanaklı kılar. Atomlar tekrar en düşük enerji seviyesine düştüklerinde, yoğuşuk enerji fazlasından kurtulur.

“Zekice dizayn edilmiş atom çiplerimiz sayesinde, Bose-Einstein yoğuşuğu enerjisini sadece tek bir yolla atabilir: atom çiftlerini etrafa salarak. Diğer bütün olasılıklar kuantum mekaniği tarafından olanaksız kılınır.” diye açıklıyor Robert Bücker (TU Vienna). Momentum korunumu kanuna göre, bu iki atom tamamıyla zıt yönlerde ilerlerler. Bu işlem, bir çift fotonun üretildiği – bu yüzden optik parametrik osilatörler diye anılırlar-  özel optik kristaller içindeki etkiyle yakından ilişkilidir. Fakat, bu sefer ışık yerine ağır parçacıklar kullanılır.

Yayılan ikiz atomlar, bir patlama sonrası enkazdan etrafa saçılan klasik parçacıklar gibi anlaşılamaz. Onlar kuantum mekaniksel olarak birbirlerinin kopyasıdır ve aralarındaki tek fark hareketlerinin yönüdür. Yani, onlar bir müşterek kuantum cismi oluştururlar. Bir atom diğeri de tanımlanmadan, matematiksel olarak tanımlanamaz.

“Bu atomları yeni ve heyecan verici başka deneyler için kullanmayı planlıyoruz” diyor Schmiedmayer heyecanla. “Yeni öngörülerin ve olası uygulamaların evrimleşeceği büyüleyici bir araştırma alanı ortaya çıktı. Bu tahmin bile edilemez bir şey. Klasik fiziğin kapsamının dışına çıkacak bir hassasiyetin sağlanmasıyla, bu birleşik atom ışınları yeni kuantum ölçme tekniklerinin bulunmasını sağlayabilir.”

Bose-Einstain yoğuşuğu bir atomçipi içinden kuantum mekaniksel olarak birleşmiş atomlar yayar.

 

Kaynak: http://www.sciencedaily.com/releases/2011/05/110501183605.htm