Kuantum fiziği sayesinde dev moleküller aynı anda iki yerde olabilir. Bu, bilim adamlarının uzun zamandır bildiği bir şey, birkaç gerçeğe dayanarak teorik olarak doğrudur: Evrendeki her parçacık veya parçacık grubu aynı zamanda bir dalgadır – hatta büyük parçacıklar, hatta bakteriler, hatta insanlar, hatta gezegenler ve yıldızlar. Dalgalar da aynı anda uzayda birden fazla yer kaplar. Yani herhangi bir madde yığını aynı anda iki yeri işgal edebilir. Fizikçiler bu fenomene “kuantum süperpozisyonu” diyorlar ve onlarca yıldır bunu küçük parçacıklar kullanarak kanıtladılar.
Kuantum Süperpozisyonu Nedir?
Ancak son yıllarda fizikçiler, giderek daha büyük parçacıklar kullanarak kuantum süperpozisyonunu göstererek deneylerini büyüttüler. Şimdi, Nature Physics dergisinde 23 Eylül 2019’de yayınlanan bir makalede, uluslararası bir araştırma ekibi, 2.000’e kadar atomdan oluşan molekülün aynı anda iki yeri işgal etmesine neden oldu.
Bunu başarmak için araştırmacılar, kuantum süperpozisyonunu ilk kez gösteren bir dizi ünlü eski deneyin karmaşık, modernize edilmiş bir versiyonunu yaptılar.
Çift Yarık Deneyi Uygulaması
Araştırmacılar, içinde iki yarık bulunan bir levhadan ateşlenen ışığın, levhanın arkasındaki duvarda bir girişim deseni veya bir dizi açık ve koyu saçak oluşturacağını uzun zamandır biliyorlardı. Ancak ışık, parçacıklardan oluşan bir şey değil, kütlesiz bir dalga olarak anlaşıldı, bu yüzden bu şaşırtıcı değildi. Bununla birlikte, 1920’lerdeki bir dizi ünlü deneyde fizikçiler, ince filmler veya kristallerden ateşlenen elektronların benzer şekilde davranarak, kırınım yapan malzemenin arkasındaki duvarda ışığın yaptığı gibi desenler oluşturduğunu gösterdiler.
Elektronlar basit parçacıklar olsaydı ve bu nedenle uzayda aynı anda yalnızca bir noktayı işgal edebilseydi, filmin veya kristalin arkasındaki duvarda kabaca yarık şeklinde iki şerit oluştururlardı.
Ancak bunun yerine elektronlar, elektronların kendi kendilerine müdahale ettiğini düşündüren karmaşık desenlerle o duvara çarptı. Bu, bir dalganın açıklayıcı bir işaretidir; Bazı noktalarda dalgaların tepe noktaları çakışarak daha parlak bölgeler oluştururken, diğer noktalarda tepeler çukurlarla çakıştığından ikisi birbirini iptal ederek karanlık bir bölge oluşturur.
Hem Parçacık Hem de Dalga
Fizikçiler elektronların kütlesi olduğunu ve kesinlikle parçacıklar olduklarını zaten bildiklerinden, deney, maddenin hem bireysel parçacıklar hem de dalgalar olarak hareket ettiğini gösterdi.
Ancak elektronlarla bir girişim deseni oluşturmak bir şeydir. Dev moleküllerle yapmak çok daha zor. Daha büyük moleküller daha az kolay algılanan dalgalara sahiptir, çünkü daha büyük nesnelerin daha kısa dalga boyları vardır ve bu da zorlukla algılanabilen girişim modellerine yol açabilir. Ve bu 2.000 atomlu parçacıklar, tek bir hidrojen atomunun çapından daha küçük dalga boylarına sahiptir, bu nedenle girişim desenleri çok daha az dramatiktir.
Büyük şeyler için çift yarık deneyini gerçekleştirmek için araştırmacılar, basit bir hidrojen atomunun kütlesinin 25.000 katından daha fazla olan bir molekül demetini ateşleyebilen birden fazla yarık içeren bir dizi ızgara ve levha aracılığıyla bir makine yaptılar (floroalkilsülfanil zincirleriyle zenginleştirilmiş oligo-tetrafenilporfirinler olarak adlandırılan devasa şeyler) .
Kiriş yaklaşık 6.5 fit (2 metre) uzunluğundaydı. Araştırmacılar makalede, araştırmacıların ışın yayıcıyı tasarlarken yerçekimi ve Dünya’nın dönüşü gibi faktörleri hesaba katmaları için yeterince büyük olduğunu yazdı. Ayrıca bir kuantum fiziği deneyi için molekülleri oldukça sıcak tuttular, bu yüzden parçacıkları ısıyla iten ısıyı hesaba katmak zorunda kaldılar. Ancak yine de, araştırmacılar makineyi çalıştırdığında, ışının uzak ucundaki dedektörler bir girişim deseni ortaya çıkardı. Moleküller aynı anda uzayda birçok noktayı işgal ediyorlardı.
Araştırmacılar, kuantum girişiminin daha önce hiç olmadığı kadar büyük ölçeklerde kanıtlanmasının heyecan verici bir sonuç olduğunu yazdı.
Kaynak: scientificamerican.com/article/giant-molecules-exist-in-two-places-at-once-in-unprecedented-quantum-experiment
