İlk Kez Quazi-Parçacık Oluşumu Gözlendi!
Bilim adamları quazi-parçacıklarının oluşumunu (belli katılarda gözlemlenen tuhaf bir olay), gerçek zamanlı olarak gözlemlediler. Bu, sadece fizik dünyası için büyük bir olay değil; ultra-hızlı elektronikleri üretme şeklimizi değiştirebilecek ve
kuantum işlemcilerinin geliştirilmesine zemin hazırlayabilecek bir başarı.
Quazi-Parçacık Nedir?
Fiziksel bir parçacık olmaktan çok, oldukça gelişmiş düzeneklerde (özel olarak çok kütleli kuantum sistemlerinde ya da katı halli maddelerde) olan bazı garip durumları tanımlamak için kullanılan bir kavram. Bir katı boyunca hareket eden elektron buna bir örnek. Elektron, hareket ederken elektrik yükü sebebiyle çevresinde bir kutuplaşma oluşturur. Bu
“kutuplaşma” bulutu madde boyunca elektronu takip eder ve beraberce quazi-parçacık olarak tanımlanabilirler.
Avusturya’daki Innsbruck Üniversitesi araştırmacılarından Rudolf Grimm, “bunu, karlı bir gündeki kayakçı olarak canlandırabilirsiniz,” diyor. “Kayakçı, kar kristallerinden bir bulutla çevrilidir. Beraberce, bulut olmadan kayakçının sahip olduğundan farklı nitelikleri vardır.” Teorik modellerde quazi-parçacıklar ve onların oluşumu derinlemesine tanımlandı ama fiilen gerçek zamanlı ölçüm ve gözlemler ciddi bir sorundu. Bunun sebebi quazi-parçacık olayının sadece çok küçük ölçekte gerçekleşmesi değil, aynı zamanda inanılmaz derecede kısa ömürlü olması.
“Bu süreçler sadece atto-saniyeler sürüyor, dolayısıyla oluşumlarının zaman bazlı gözlemi son derece zor,” diyor Grimm. Daha açık olması için; bir atto-saniye, saniyenin kentilyonda biri. Bu da demek oluyor ki, 31.71 milyar yılda 1 saniye ne kadarsa, 1 saniyede 1 atto-saniye de o kadar sürüyor. Yani evet, oldukça hızlı. Ama ekip, bu süreci biraz yavaşlatacak bir yol bulmayı başardı.
Bir vakum odasının içinde,
lityum atomları ve merkezde küçük bir numune potasyum atomlarından oluşan ultra soğuk kuantum gaz üretmek için lazer tuzağı yöntemleri kullandılar. Sonrasında parçacıkların etkileşimlerini ayarlamak için;
Fermi polaron olarak bilinen, temel olarak lityum bulutuna gömülü potasyum atomları olan, bir tür quazi-parçacık üreterek, bir manyetik alan kullandılar. Quazi-parçacıkların oluşumu normal bir sistemde 100 atto-saniye bazında sürerdi. Ama ultra soğuk kuantum gaz sayesinde ekip, süreci yavaşlatmayı ve oluşumu şuana kadar ilk kez gözlemlemeyi başardı.
“Aynı fiziksel işlemlerin çok düşük yoğunlukta benzetimini yürüttük. Burada, polaronların oluşum süresi bir kaç mikro-saniye. Şimdiki amacımız, sadece gözlemleri değil, bize geleceğin süper-hızlı elektroniklerini getirecek kuantum işlemcileri geliştirmede kullanılabilecekleri bir yol için fiili ölçümleri nasıl yaparız, onu bulmak. Neredeyse gerçek zamanlı olarak polaronların ‘doğuşunu’ gözlemlemek için yeni bir yöntem geliştirdik,” diyor Grimm. Bu ultra-hızlı elektronik aletlerin kuantum fiziğini daha iyi anlamamız için çok ilginç bir yöntem olabilir.
