Metal Parçacıkları Tuhaf Davranmaya Başladı

Şu an masanın üzerindeki kahve fincanına bak. Orada duruyor. Bir yer. Mantıklı, değil mi? Gündelik hayat için mükemmel çalışıyor.

Peki ya şöyle bir şey olsaydı: metal parçacıkları bir defasına bir yerde olamıyor. Aynı anda birden fazla yerde bulunabiliyor. Bilim kurgu gibi geliyor mu? Zaten Viyana'da kanıtlandı da. İnanın, bu keşif gerçekten heyecan verici.

Kuantumun Garip Numarası

Lisede ya da bir filmde "süperpozisyon" denen şeyden bahsedilmiş olabilir. Parçacıkların birden fazla durumda aynı anda var olabildiği o tuhaf durum. Birisi onlara bakmadığı sürece tabii ki. Fizikçiler bunu onlarca yıldır deniyorlar. Elektronlar, atomlar, tek moleküller gibi küçük şeylerle.

Ama sorun şurada: şeyler büyüdükçe kuantum tuhaflaşması reddediyor. Tenis topu asla iki yerde aynı anda ortaya çıkmıyor. Arabanız hem garajda hem de yolda seyreden bir hal almıyor.

Hep bir soru var ortada: sınır neresi? Kuantum dünyasının gariplikleri ne zaman biter de sıradan klasik fizik başlar?

Kuralları Çiğneyen Metal Yığını

Viyana deneyinin harika yanı tam burada: tek atom değil bunlar. Binlerce atom içeren sodyum metal kümeleri. 5.000 ile 10.000 arası atom. Sekiz nanometre çapında (telefonunuzun işlemcisindeki transistor büyüklüğü) ve 170.000'den fazla atom kütlesiyle. Hücrenizde yüzen çoğu proteininden ağır.

İşte bu minicik metal parçaları bir türlü bu kuantum numarasını başarıyla gerçekleştirdiler.

Nasıl Yaptılar?

Kurgu neredeyse sanatsal bir zerafet taşıyor. Araştırmacılar soğutulmuş sodyum kümelerini ultraviole lazer ışıklarından yapılmış bariyerlerin içinden geçirdiler. Işık parmaklıkları desek daha doğru olur.

İlk lazer parmaklığı kümeleri süperpozisyona soktü. Varoluş hallerinin birleştirilmesi denebilir. Kümelerin cihazdan geçerken çok sayıda yolu aynı anda izlediler. Diğer tarafta birleştikleri zaman da kırınım deseni oluşturdular. Dalgalar üst üste geldiğinde ortaya çıkan o karakteristik çizgiler işte.

Bu desen kuantum mekaniğinin öngördüğü tam olarak öyle çıktı. Parçacıklar gizlice bir yol seçmemişti. Gerçekten kendi fiziki boyutlarından onlarca kat daha geniş bir bölgede vardı. Schrödinger'in kedisi havası.

Neden Önemli Bu

Fizikçilerin bir deneyim kuantum mekanik açısından ne kadar etkileyici olduğunu ölçmek için bir yöntemi var. "Makroskopiklik" diyorlar buna. Güzel bir konsept aslında. Temel olarak şunu soruyor: aynı etkiyi daha büyük ya da farklı bir şeyle görmek için ne kadar daha zorlamamız gerekir?

Viyana deneyinin makroskopiklik değeri daha önce yapılan her şeyden on kat yüksekti. Bu işi elektronlar yerine metal kümelerle yapmasalardı elektronlar yüzlerce milyonlarca yıl süperpozisyon halinde kalması gerekirdi.

Metal kümeleri bunu 0,01 saniyede başardı.

Bunu özümsemek için bir dakika.

Rahatsız Edici Kısım (İyi Anlamda)

Beni en çok rahatsız eden felsefesi. Hep varsaydık ki kuantum etkileri biter ve klasik fizik başlayan bir eşik vardır. Büyük nesneler "dekohere" olmalıdır. Kuantum etkiler çökmeli.

Ama bu deneyim o sınırı her seferinde daha ileriye taşıyor. Ya eşik diye birşey yoksa? Ya kuantum mekaniği gerçekten evrensel ise de biz henüz bunu kanıtlayacak kadar iyi deneyimler yapmamış isek? Kahve fincanınız teknik olarak da süperpozisyon halinde mi? Belki ölçüm çok hassas?

Muhtemelen değil. Bir sınır mutlaka vardır. Ama nerede olduğunu bilmemek? O gerçekten rahatsız edici.

Bundan Sonra Ne Olacak

Ekip durmuyorlar. Daha büyük parçacıkları ve farklı malzemeleri test etmeyi planlıyorlar. Bu sınırı ileri taşıyabilirse göz ile görebildiğimiz boyutlara ulaşabilir.

Pratik yönü de var. Bu kuantum deneyleri inanılmaz hassas kuvvet sensörü işlevi görüyor. Gözle göremeyeceğimiz kuvvetleri algılayabiliyor. Gelecek uygulamalarının henüz hayal etmediğimiz kullanımları çıkabilir.

Sonuç

Bu deneyim neden kuantum mekaniğinin aynı anda en güvenilir teorisi ve tamamen çılgınca olduğunu hatırlatıyor. Birden fazla yerde aynı anda bulunan bir metal parçası hile değil işliyor. Her seferinde bilim insanları bu sınırları biraz daha ileriye taşıdıkça gerçekliğin tam olarak ne olduğu sorusunu sorgulamak zorunlu hale geliyor.

Açıkçası böyle kuralları çiğnemek işin en güzel tarafı.