350 Yıllık Bir Teorem Işığın Kuantum Özelliklerini Açıklıyor
Işık hem dalga hem de parçacık olarak davranabilir; bu durum, bilim insanlarının kafasını yüzyıllar boyunca karıştırmış ve bu gerçek açıkça ortaya çıkmıştır. Bu ikilik kuantum mekaniğinin temel taşlarından biridir ve kuantum dünyasının kendine özgü davranışı, klasik mekanik teoremlerini kendi boyutumuzdaki nesneler aleminde çoğunlukla geride bırakmıştır.
Bir araştırma ekibi ışığın iki özelliğini açıklamak için klasik mekaniği kullandı: polarizasyon ve dolanıklık. Bunlardan ilki, ışık dalgalarının bir yönelime sahip olma yeteneğidir – güneş gözlüklerinde bazı ışıkları filtrelemek için kullanılan bir gerçektir. İkincisi ise dolaşık fotonların, parçaları çok uzak mesafelerle ayrılmış olsa bile bağlı kalan bir kuantum sistemi oluşturma yeteneğidir. Birindeki değişiklik diğerinde de anlık değişiklik anlamına gelecektir.
Bunlar kulağa hiç de klasik mekanik gibi gelmiyor, ancak ekip Huygens-Steiner teoremindeki polarizasyon davranışının bir benzeri olup olamayacağını düşündü. Bu 350 yıllık teorem, katı bir cismin kütle merkezinden geçmeyen bir eksene göre nasıl döndüğüyle ilgilidir ve hem teknik uygulamalarda hem de gök cisimlerinin incelenmesinde yararlıdır.
Stevens Teknoloji Enstitüsü’nden başyazar Xiaofeng Qian yaptığı açıklamada, “Bu, saatler veya protez uzuvlar gibi fiziksel sistemlerin işleyişini açıklayan köklü bir mekanik teoremdir” dedi. “Ancak ışığın nasıl çalıştığına dair de yeni bilgiler sunabileceğini gösterebildik.”
Araştırmacılar ışığın yoğunluğunu fiziksel bir nesnenin kütlesi için analog olarak kullandılar ve ışık klasik bir cisim olmamasına rağmen teoremin yapısına uygun olarak geri kalan özellikler haritalanabildi.
Qian, “Esasen, bir optik sistemi mekanik bir sistem olarak görselleştirebilmemiz için onu tercüme etmenin bir yolunu bulduk ve ardından iyi kurulmuş fiziksel denklemleri kullanarak onu tanımladık” dedi. “Bu daha önce gösterilmemiş bir şeydi, ancak ışığın özelliklerini mekanik bir sistemle eşleştirdiğinizde bu çok açık hale geliyor. Bir zamanlar soyut olan şey somut hale geliyor: mekanik denklemleri kullanarak, ışığın farklı özelliklerinin birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu göstermek için ‘kütle merkezi’ ile diğer mekanik noktalar arasındaki mesafeyi tam anlamıyla ölçebilirsiniz.”
Bu ilişkilerin neden var olduğu ve eşlemenin neden bu kadar iyi çalıştığı şu anda net değil. Bu bağlantıyı anlamak, kuantum özelliklerini anlamamızın yanı sıra bunları uygulamalarda nasıl kullandığımız konusunda da önemli sonuçlar doğurabilir.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber