Kuantum mekaniği, Evren’in süper küçük ölçekteki davranışıyla ilgilenir. Klasik fiziğin açıklayamadığı şekillerde çalışan atomlar ve atom altı parçacıklardır bunlar. Kuantum ve klasik arasındaki bu farklılıkları araştırmak için bilim adamları, daha büyük nesnelerin kuantum benzeri bir şekilde davranmasını sağlamaya çalışıyorlar. Makroskopik Ölçeklerde Kuantum Mekaniği çalışması olağanüstü küçük bir ölçekte yapıldı.
Bu özel çalışma söz konusu olduğunda 100 nanometre çapında, insan saçının kalınlığından yaklaşık bin kat daha küçük, küçük bir cam nanoküreyi düşünebiliriz. Bizim aklımıza göre bu çok çok küçük ama kuantum fiziği açısından aslında oldukça büyük, 10 milyon atomdan oluşuyor.
Böyle bir nanosferi kuantum mekaniği alanına sokmak aslında çok büyük bir başarıdır diyebiliriz. Biliminsanları dikkatlice kalibre edilmiş lazer ışıkları kullanılarak nanosfer, kuantum davranışının oluşmaya başlayabileceği son derece sınırlı hareketlerden biri olan en düşük kuantum mekanik durumunda askıya alınarak çalışmaları yaptılar.
İsviçre’deki ETH Zürih’ten fotonik profesörü Lukas Novotny, “Böyle bir yöntemin boş uzayda makroskopik bir nesnenin kuantum durumunu kontrol etmek için ilk kez kullanıldığı” diyor.
Kuantum durumları elde etmek için hareket ve enerji değerlerinin tam olarak aşağı yönlü değişmesi gerekmektedir. Novotny ve meslektaşları, daha fazla ayarlama yapmak için bir geri bildirim sistemi kullanmadan önce -269 santigrat dereceye (-452 derece Fahrenheit) soğutulmuş bir vakumlu kap kullandılar.
Araştırmacılar, iki lazer ışını tarafından oluşturulan girişim modellerini kullanarak, nanokürenin odasının içindeki tam konumunu hesapladılar ve buradan, iki elektrot tarafından oluşturulan elektrik alanını kullanarak nesnenin hareketini sıfıra yakın hale getirmek için gereken kesin ayarları hesapladılar.
Bir oyun alanı oluşturulan salınımın bir başlangıç noktasına gelene kadar itip çekerek yavaşlatmaktan çok da farklı değil. Bu en düşük kuantum mekanik durumuna ulaşıldığında, başka deneyler başlatılabilir.
ETH Zürih’ten elektrik mühendisi Felix Tebbenjohanns, “Kuantum etkilerini net bir şekilde görmek için nanosferin tüm hareketsel temel durumuna kadar yavaşlatılması gerekiyor” diyor.
“Bu, kürenin hareket enerjisini kuantum mekanik sıfır noktası hareketine yakın bir minimumda dondurduğumuz anlamına gelir.”
Daha önce benzer sonuçlar elde edilmiş olsa da, nesneleri ışık kullanarak dengelemek için optik rezonatör kullanıldı.
Burada kullanılan yaklaşım, nanosferi bozulmalara karşı daha iyi korur ve nesnenin lazer kapatıldıktan sonra izole olarak görülebileceği anlamına gelir – ancak bunun gerçekleştirilmesi için daha fazla araştırma yapılması gerekecektir.
Araştırmacıların bulgularının yararlı olabileceğini umma yollarından biri, kuantum mekaniğinin temel parçacıkların dalgalar gibi davranmasına neyin neden olduğunu incelemektir. Bu nanosfer gibi süper hassas kurulumların, bugün sahip olduğumuz her şeyin ötesinde yeni nesil sensörlerin geliştirilmesine de yardımcı olabileceği düşünülmektedir.
Böylesine büyük bir küreyi kriyojenik bir ortamda havaya kaldırmayı başarmak, klasik ve kuantum arasındaki çizginin incelenebileceği makroskopik ölçeğe doğru önemli bir sıçramayı temsil etmektedir.
Araştırmacılar, yayınladıkları makalelerinde, “Optik yakalama potansiyelinin son derece kontrol edilebilir olması gerçeğiyle birlikte, deneysel platformumuz, kuantum mekaniğini makroskopik ölçeklerde araştırmak için bir yol sunuyor” demekteler.
Kaynak: Science Alert
16.07.2021
