Ana sayfa 121. Sayı NASA, bilinen evrendeki en soğuk noktayı yaratma yolunda

NASA, bilinen evrendeki en soğuk noktayı yaratma yolunda

64
PAYLAŞ

Herkes evrenin çok soğuk olduğunu bilir. Şimdi ise evrendeki sıcaklığın daha da aşağılara düştüğünü görmeye hazırlanın çünkü evreni araştıran cesur bilim insanlarının yeni hedefi, evrende gözlemlenebilecek en soğuk noktayı yaratıp kuantum dünyasına ait parçacıkların hareketlerini bu koşullarda gözlemleyebilmek.. Hem de Uluslararası Uzay İstasyonu ISS’in içinde…

“Maddeleri, normalde bulunduklarından çok daha düşük sıcaklıklarda inceleyeceğiz.” diyor Rob Thompson, NASA ve MIT’ye ait Jet Populsion Labratory fizikçilerinden. Mutlak sıfır(absolute zero), evrendeki atomların atomluklarını yitirdiği ve tüm hareketin teorik olarak durduğu, evrendeki en düşük sıcaklığa verilen isim… 0 K’de (yaklaşık 273̊ C), hareket ettiğini düşündüğünüz her şey donacaktır. Mutlak sıfırdaki bir ortamda bulunan maddeler artık kendi maddesel özelliklerini belli etmeyi bırakıp aynılaşmaya başlarlar, son aşamada ise artık atomlar gibi enerji yaymayıp da bırakıp teorik olarak “dururlar”. Davranşları tıpkı bir “kuantum” gibi yani…

Kuantum mekaniği, ışığın, yani fotonun, hareket kurallarıyla atomları oluşturan parçacıkların parçacıklarına ait hareket ve davranışları inceler. Buna göre parçacıkların diyarına küçük bir yolculuk yaparsak farkına varırız ki; kuantum parçacıkları, tıpkı ışık gibi, bazı zamanlarda dalga gibi hareket edebiliyor. “Kuantum Dünyası” dediğimiz şey de budur aslında. Bizleri var eden maddelerin tıpkı evdendeki diğer maddeler ve geri kalanların hepsi, onları oluşturan parçacıklara indiğimizde çoğu zaman madde gibi mi yoksa dalga gibi mi davranıyor ayırt edemiyoruz. Kuantum parçacıklarının dünyası, olasılıklar üzerine kuruludur.

Eric Cornell ve Carl Wieman, Bose-Einstein yoğuşmasını laboratuar ortamında kanıtladıkları için 2002 yılında, kendilerinden bağımsız bu çalışmaları yapan Wolfgang Ketterle ile Nobel ödülü paylaşmıştı.

Katıhal ve kuantum fizikçileri, bu durumu daha iyi algılayabilmek amacıyla mutlak sıfıra inmeyi amaçlıyorlar. Böylece çok küçük parçacıklar tam anlamıyla hareket etmeyi bırakacaklar ve böylece bizler de teorik olarak o parçacığın nasıl davrandığını anlayacağız. Biliminsanları, tam anlamıyla istedikleri bu konumu sağlayamasalar da, bu duruma çok benzer koşulları 90ların başlarında oluşturmayı başarmışlardı.

1995 yılında araştırmacı bir kurulun birkaç milyon Ribidium atomlarını mutlak sıfıra çok yakın bir sıcaklığa kadar soğuttular ve atom çekirdeğindeki kuarklar gibi ufak parçacıkların hareketlerine nihayet biraz da olsa açıklık getirdiler.  Bu deneyin aynısını Sodyum atomlarında da deneyen araştırmacılar yine aynı sonuca ulaşmış, hatta bu keşiflerinden dolayı 2002 yılında Ulusal Teknoloji Enstitüsü’nden(National Istitute of Technology)  Eric Cornell, Kolorado Üniversitesinden Carl Weiman ve MIT’den Wolfgang Ketterle; Nobel ödülü paylaşmışlardı. Peki ya bulunan şey, bizim merakımızı biraz da olsa gideren o buluş neydi?

Bir madde, parçacıklarıyla birlikte mutlak sıfıra yaklaştırıldıkça, sahip olduğu kinetik enerjiyi yitirmeye başlar. Dışarıya olağanüstü miktarlarda ısı veren maddenin, en sonunda kendini hareket ettirecek bile enerjisi kalmaz… Bu koşullar sağlandığında yoğuşan madde öyle bir onuma gelir ki, etraftaki diğer tüm atomlarla birleşerek tek bir dalga halini alır. Bunun sonucunda ise maddenin, dalga gibi davrandığına tanıklık edersiniz.

Bose-Einstein yoğuşmasını temsil eden tablo… Madde mutlak sıfıra yaklaştıkça atomik özelliklerini yitirir. Sağda kırmızı renkte enerji yoğunluğu görüyorsunuz. Dışarıya olağanüstü miktarlarda ısı veren maddenin sonunda kendini hareket ettirecek bile enerjisi kalmaz.

Atomların, mutlak sıfır altındaki bu kesin duruşları, 20. Yüzyılın başında Albert Einstein ve Satyendra Bose tarafından önceden tahmin edilmişti. Geçtiğimiz yüzyılın diğer yarısında da bu tahminlerimizi pratikte kanıtlama olanağına sahip olduk.

Uluslararası Uzay İstasyonu’nda(ISS) inşa edilecek olan Cold Atom Labratory(CAL), insanlar tarafından inşa edilmiş en büyük soğutucu olacak. Ayrıca yerçekimsiz ve boşluk içerisinde olan bir ortam olan ISS’te inşa edileceğinden dolayı daha net sonuçlar elde edilebilecek.

Araştırmadan sorumlu Rob Thompson’a göre CAL, sıradan insanların kuantum dünyasını anlamasını sağlayacak bir kapı olacak, çünkü eğer gerçekten mutlak sıfıra çok yakın sıcaklıklarda kuantum parçacıkları bir dalga halini alacak kadar yoğuşurlarsa, uygun dalga boyunu ayarlayarak bu parçacıkları insan gözünün görebileceği kadar büyütmek teorik olarak mümkün olacak. CAL’ın, 2016 yılının sonuna kadar tamamıyla inşa edilmesi planlanıyor.