Vakum dalgalanmaları, kuantum fiziğinde bulunan mantığa aykırı fenomenlerden birisidir. Kuramcılar boşluktaki kuvveti artırabilmek amacıyla yeni bir yöntem geliştirdiler.
İki Atom Arasındaki Sanal Foton Değişimi
Vakum, düşünüldüğü gibi boşluktan oluşmaz. Aslında bu boş alan değişik sanal parçacıkların oluşturduğu kabarcıklar barındırır ve bu fenomen “vakum dalgalanmaları” diye adlandırılır. Genellikle, bu tarz kısa ömürlü parçacıklar farkedilmezler, fakat bazı durumlarda vakumun içinde bulunan kuvvet ölçülebilir derecelere ulaşır. Weizmann Institute of Science ve Vienna University of Technology ‘de bulunan bir grup araştırmacı bu kuvveti değişik büyüklüklerde artırmak için yeni bir metod (sanal fotonları kanallayan bir iletim hattı kullanmak) sundular.
Kısa Bir Süre İçin Enerji “Ödünç Almak”
Klasik fizikte nesneler vardan yok yoktan ver edilemezler, bu enerji korunumu kanununu bozar fakat kuantum fiziği dünyasında, işler biraz daha karışık bir hal alır.Vienna University of Technology’den Igor Mazets “Belirsizlik ilkesinden dolayı, bazı sanal parçacıklar çok kısa bir süre için var olma noktasına gelebilirler. Enerjileri ne kadar yüksek olursa, o kadar kısa sürede tekrar gözden kaybolurlar.” şeklinde konuştu.
Bu gibi sanal parçacıklar, ölçülebilir kolektif bir etkiye sahip olabilirler. Vakum dalgalanmaları, çok kısa mesafelerde, atomlar ve moleküller arasında bir çekim kuvvetine yol açabilirler; bu kuvvet Van der Waals kuvvetidir. Bir gekonun düz yüzeylere tırmanabilme yeteneği bile vakum dalgalanmaları ve sanal parçacıklar ile ilişkilendirilebilir. Ünlü Casimir Etkisi bu vakum kuvvetinin bir başka örneğidir. Fizikçi Hendrik Casimir, 1984’te boşlukta bulunan iki paralel aynanın, etraflarındaki vakumu etkilemelerinden dolayı, birbirini çekeceğini hesapladı.
Atomlar ve Fotonlar
İki birbirine yakın atom, çevrelerindeki bölgesel vakumu değiştirecektir. Eğer ki bu atomlardan birisi sanal bir foton yayarsa, bu foton diğer atom tarafından derhal soğurulur. Öyle ki fotonun var olma süresinden biraz büyük herhangi bir zaman diliminde hiç bir şey gerçekleşmemiştir ve bu durumda enerji de korunmuş olarak kalır. Fakat gerçekte, iki atom arasında değiştirilebilen bu sanal parçacıklar bu atomların çevresindeki vakumu da modifiye etmişlerdir ve bu bir kuvvetin ortaya çıkmasına neden olmuştur.
Normalde böyle bir kuvvetin ölçülmesi oldukça zordur. Igor Mazets bu durumun nedenini “ Bu tarz kuvvetleri ölçmek genellikle çok zordur. Bunun nedeni ise; herhangi bir yönden salınan bir fotonun ikinci bir atom tarafından soğurulma olasılığı oldukça düşüktür.” şeklinde açıkladı.
Peki bu sanal parçacığa yönünü bulması için yardım edilseydi ne olurdu? Ephraim Shahmoon, Gershon Kurizki (Weizmann Institute of Science) ve Igor Mazets ( Vienna University of Technology) atomlar eşmerkezli kablo ya da eşdüzlemli frekans yönlendiricisi ( kuantum elektrodinamiği deneylerinde açık iletim hattı olarak kullanılan bir cihaz) gibi elektrik iletim hatlarının etrafına yerleştirildiğinde ve çok düşük sıcaklıklara indirildiğinde, atomlar arasındaki vakum kuvvetlerine ne olacağını hesapladı. Igor Mazets, “Bu durumda dalgalanmalar tek boyutlu sisteme etkin bir biçimde hapsoldu.” açıklamasını yaptı. Böylelikle sanal parçacıklar, diğer atom yönünde hareket etmeye zorlanmış oldular.
Bu durumda, atomlar arasındaki dalgalanma-aracılıklı çekim, boşluktakine oranla artmış oldu. Genellikle, bu kuvvet atomlar arasındaki uzaklığın artması ile azalır. İletim hattı devreye sokulduğu zaman ise, 1 /(uzaklık)^7 oranı yerine, 1 /(uzaklık)^3 oranı ile azalmış oldu.
Araştırmacılara göre vakum dalgalanmalarının kuvvetinin artırılması, Casimir ve Van der Waals kuvvetlerini anlamak için kullanılabileceği gibi, aynı zamanda kuantum bilgi işleme ve diğer yeni kuantum teknolojileri uygulamalarında bile kullanılabilir.
[box_light] Referans[/box_light]
ScienceDaily
atom fizik kimya kuantum sanal parçacık vakum vakum dalga
Ulus-Devlet Anlayışının Kısa Tarihi (1648-1918) Previous
Halkın Değil Partilerin Cumhurbaşkanı Next
Esma Uçar
Kimya 3. sınıf öğrencisi.
Bilim Teknoloji
15/11/2021
Klasik Bilgisayarların Ötesi :Kuantum Bilgisayarları
Kuantum bilgisayarları günlük hayatta kullandığımız bilgisayarların aksine kuantum fiziğinin temelleriyle veri kaydeden ve veriyi işleyen makinelerdir. Özellikle verilerin çok büyük boyutlara ulaştığı projelerde kuantum bilgisayarlarının kullanımları avantajlı hale geliyor. Klasik bilgisayarlar yalnızca 0 veya 1 olabilen bitlerle çalışırken, kuantum bilgisayarları bazen 0 bazense 1 olabilen kübitlerle çalışıyor. Örneğin, 8 bitlik bir bilgisayar 0-255 arası herhangi…
Damla Sude Özpolat
Bilim Teknoloji
08/11/2021
İKİ SICAK BİR BİLEŞİK
Efsaneye göre çay, 5.000 yıl önce eski Çin’de çay yaprakları uçup bir tenceredeki kaynar suya düşünce İmparator Shennong tarafından keşfedilmiş. Bundan 2.000 yıl sonra Kaldi adında Etiyopyalı bir çoban, keçilerinin Coffea arabica ağacının meyvelerini yedikten sonra tuhaf davrandıklarını gözlemlemiş. Meraklanıp kendisi de tadınca “Arabistan’ın en mutlu çobanı” olmuş. Asırlar geçti, çay ve kahve günlük hayatımızın…
Dilara Tuncel
Bilim Teknoloji
20/10/2020
2020 Nobel Kimya Ödülü: “Gen Makasları” ve CRISPR-Cas-9 Sistemi
1901 yılından bu yana İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, İsveç Akademisi, Karolinska Enstitüsü ve Norveç Nobel Komitesi tarafından seçilen bilim insanlarına verilen Nobel Ödülleri, 2020 yılında iptal edilmeyen birkaç etkinlikten bir oldu. 7 Ekim’de ilan edildiği üzere, 2020 Nobel Kimya Ödülü “gen mühendisliği için bir yöntem geliştirmeleri”nden dolayı Max Planck Üniversitesi’nden Emmanuelle Charpentier’a ve Kaliforniya Üniversitesi’nden…
Ekim Kara
Bilim Teknoloji
and Kampüs
03/12/2019
Bir Fizikçinin İtibarı
Gazetebilkent yazarlık tecrübem boyunca, pek çok yazımın girişini aynı cümle ile başlattım belki de ama yine de sorun etmiyorum. Bilkent Üniversitesinde eğitim gördüğümüz için çok şanslıyız. Eğitim hayatımız boyunca pek çok defa aksini düşündüğümüz anlar olduğunun farkındayım. Sınavlardan ve projelerden bunaldığımız zamanlarda okulumuz ile ilgili pek de kibar ifadeler kullanmadığımızın da farkındayım. Yine de iddia…