Kuantum Fiziğinin Sınırlarını Aşmak: Helyum-3 Süperakışkanların İçindeki Gizemli Dünya
Çılgın deney kuantum süper akışkanına dokunmanın nasıl bir his olduğunu ortaya koyuyor
Bir deney sonunda bir kuantum süper akışkanına dokunmanın nasıl bir his olduğunu ortaya çıkardı.
Fizikçiler parmak büyüklüğünde özel bir sondayı mutlak sıfırın altında soğutulmuş bir helyum izotopuna daldırarak iç fiziksel özelliklerini kaydettiler.
Sonuçlar bir kuantum evreninin neye benzeyebileceğine dair ilk ipuçlarını verdi. Sonuçlar kuantum evreninin neye benzeyebileceğine dair ilk ipuçlarını verdi.
Çalışmayı yöneten İngiltere’deki Lancaster Üniversitesi’nden fizikçi Samuli Autti şunları söyledi.
‘Deneysel koşullar aşırı ve teknikler karmaşık, ancak şimdi size elinizi bu kuantum sisteminin içine sokmanın nasıl bir his olduğunu söyleyebilirim’. Kuantum fiziğinin 100 yıllık tarihinde hiç kimse bu soruya yanıt verememişti. Şimdi bu soruyu en azından bir süperakışkan olan 3He’de yanıtlayabileceğimizi gösterdik”.
Süperakışkan, sıfır viskozite veya sürtünme ile akışkan gibi davranan bir madde halidir. Süper akışkan oluşturabilen iki helyum izotopu vardır. Mutlak sıfırın hemen altına (-273,15 santigrat derece veya -459,67 Fahrenheit derece) soğutulduğunda, helyum-4 izotopunun bozonları yoğun atomik kümeler halinde üst üste binecek ve tek bir süper atom gibi davranacak kadar yavaşlar.
Helyum-3 biraz farklıdır. Çekirdeği bir fermiyon, yani bozondan farklı bir spine sahip bir parçacık türüdür. Belirli bir sıcaklığın altında soğutulduğunda, fermiyonlar Cooper çifti adı verilen çiftler halinde birleşir ve her biri iki fermiyondan oluşan bir bileşik bozon oluşturur. Bu Cooper çiftleri tam olarak bozonlarla aynı şekilde davranır, böylece süper akışkanlar oluşturabilirler.
Profesör Auty ve ekibi bir süre helyum-3 fermiyonik süperakışkanlarla deneyler yaptıktan sonra, Cooper çiftlerinin çok kırılgan olmalarına rağmen, süperakışkan akışını bozmadan süperakışkanın içine teller yerleştirebildiklerini keşfetti. Bu nedenle ekip, akışkanın özelliklerini ayrıntılı olarak araştırmak için bir sonda tasarlamaya karar verdi.
Akışkanın yüzeyi, ısıyı çubuklardan uzak tutuyor gibi görünen bağımsız iki boyutlu katmanlar oluşturuyor. Ekip, en alt katmandaki süper akışkanın çoğunluğunun neredeyse bir vakum gibi davrandığını ve tamamen pasif olduğunu, hiçbir şey hissetmediğini buldu.
Akışkanın sonda ile etkileşime giren tek kısmı bu iki boyutlu yüzey tabakasıydı. Kütleye erişim ancak büyük miktarlarda enerji enjekte edildiğinde mümkündü. Süper akışkanın termodinamik özellikleri tamamen bu iki boyutlu katman tarafından tanımlanmaktadır.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Kuantum Fiziğinin Sınırlarını Aşmak: Helyum-3 Süperakışkanların İçindeki Gizemli Dünya
Kuantum Devrimi: Bilim İnsanları Gerçekliğin Doğasını Yeniden Düşünüyor