Kuantumun İzinde: Sıvı Damlacıklarıyla Yapılan Deney Fizik Dünyasını Sarsıyor!
Kuantum fiziği temelde tuhaftır, öyle ki yasalarını anlamaya başlamak için bile kutulardaki gizli kedilerin düşünce deneylerine ve dönen paraların metaforlarına ihtiyacımız vardır.
Yine de fiziğin daha sezgisel olduğu klasik dünyamızda bile, kuantum davranışının tonları nispeten basit senaryolar kullanılarak temsil edilebilir.
Titreşimli bir sıvı banyosundaki iki bitişik kanaldan akan küçük yağ damlacıklarıyla deney yapan araştırmacılar, damlacıkların davranışının ünlü bir kuantum düşünce deneyiyle eşleştiğini keşfettiler.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) akışkanlar dinamiği uzmanı olan John Bush, “Bu hidrodinamik pilot dalga deneyinin, daha önce klasik bir bakış açısıyla anlaşılmasının imkansız olduğu düşünülen kuantum sistemlerinin birçok özelliğini sergilediği ortaya çıktı” diyor.
Bush ve meslektaşı MIT fizikçisi Valeri Frumkin, etkileşimsiz ölçümün iyi bilinen bir örneği olan Elitzur-Vaidman bomba test cihazını taklit ederek, bir nesnenin kuantum durumuna ilişkin ayrıntıları, her ikisinin de hassas doğasını bozmadan başka bir nesnenin dalgasının nazik okşamasını kullanarak elde edebildi.
Bu yaklaşım düşük yoğunluklu görüntüleme teknolojisine de uygulanmıştır, ancak kullanım alanlarına rağmen ‘etkileşimsizliğin’ fiziksel olarak ne anlama geldiği konusunda bir fikir birliği yoktur.
Bomba test cihazı deneyinde, bir foton aynı anda iki duruma ayrılır (bir süperpozisyon). Bu iki durum iki kanaldan birinde ilerler ve zamanın yarısında, bu kanallardan birinde bir ‘bomba’ vardır – bir fotonu emerek ve bu süreçte kendi kuantum durumunu yok ederek süperpozisyonu yok edebilecek bir nesne için bir benzetme
Eğer sistemden bir foton çıkarsa, büyük olasılıkla herhangi bir bombayla karşılaşmamıştır. Şimdi kuantum fiziğinin sihri, bölünmüş fotonun tek bir bütün halinde yeniden birleştiği zamanki durumunun bize bombanın orada olup olmadığını da söyleyebilmesidir – foton diğer kanalı aldığında bile – bombayı hiç ‘patlatmadan’.
Bu klasik fizik açısından mantıklı değildir, ancak kuantum fiziğine sahip olmamızın nedeni de budur. Temel anlamda bomba, foton için süperpozisyonun yarattığı olasılıklara müdahale eder. Bu girişim, fotonun dalga benzeri doğası sonunda ölçüldüğünde tespit edilebilir.
Dolayısıyla bu çalışmada aynı sonucu klasik bir düzenekte bulmak şaşırtıcıdır.
Fotonların yerini damlacıklar aldı ve yarattıkları sıvı dalgacıkları süperpozisyon olasılıkları gibi hareket etti – eğer bu genişleyen dalgacıklar bombaya çarparsa, damlacığın kendisi diğer kanalı almış olsa bile, iki kanal tekrar birleşirken bu damlacığı etkiler.
Teknik olarak deney, kuantum deneylerinin pilot dalga teorisi olarak adlandırılan ve küçük sörf parçacıkları taşıyan etkileşimli dalgaların bir nesnenin özelliklerini yönlendirdiği bir yorumuyla daha çok ortak noktaya sahiptir.
İstatistiksel olarak, klasik deney Elitzur-Vaidman bomba test cihazı ile eşleşti. Araştırmacılar bunun klasik fiziğin sabit, katı dünyası ile daha bulanık, daha az kesin olan kuantum alemi arasında bir köprü oluşturduğunu söylüyor.
Bu, olasılık dalgaları gibi kuantum davranışlarının neden ayrık durumlara ‘çöküyor’ gibi göründüğünü daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor.
Bush, “Burada, kuantum dünyasının harikalarından biri olarak kabul edilen kuantum bomba testinde ortaya çıkan istatistiklerin aynısını veren klasik bir sistemimiz var” diyor.
“Aslında, bu fenomenin o kadar da harika olmadığını görüyoruz. Bu da yerel gerçekçi bakış açısıyla anlaşılabilecek bir başka kuantum davranışı örneğidir.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Kuantumun İzinde: Sıvı Damlacıklarıyla Yapılan Deney Fizik Dünyasını Sarsıyor!
Araştırmacılar Ses Dalgalarına Yanıt Veren İnsülin Salgılayan Hücreler Tasarladı.