Atomlarda Spin Simetrisi’nin İlk Doğrudan Kanıtına Ulaşıldı!
Mükemmel simetrili elmasların göz kamaştırıcı nadide mücevherler olması gibi, kuantum dünyasının da bilimsel değeri yüksek bir simetri muhteşemliği var.
Kuramcı Ana Maria Rey ve deneyci Jun Ye’nin önderliğindeki JILA fizikçileri, bu egzotik kuantum fiziği kuramını doğrulayacak şekilde, atomların manyetik donanımlarında, ya da çekirdeksel “spinlerinde” diyelim, simetrinin ilk doğrudan kanıtını gözlemlediler. Bu gelişme süperiletkenlik (elektrik akımına direnç göstermeme) ya da dev manyetik direnç (bir manyetik alanın varlığında elektrik akımında ciddi değişiklik olması) gibi davranışlar sergileyen egzotik maddelerin taklit edilebilmesi ve daha iyi anlaşılması gibi pratik yararlar ortaya çıkarabilir.
Science Express’te anlatılana göre JILA’nın yaptığı bu keşfi, dünyanın en kusursuz ve kararlı atom saatinin özelliklerini ölçmek için kullanılan ultra-kararlı lazer mümkün kıldı. JILA, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve Colorado Boulder Üniversitesi tarafından beraberce işletiliyor. JILA/NIST üyesi Jun Ye şöyle diyor:
Spin simetrisinin madde bilimi üzerinde çok güçlü bir etkisi var çünkü kuantum maddesinde beklenmedik davranışlara yol açabilir. Saatimiz bu kadar iyi olduğu için –gerçekten bu kadar iyi bir lazer- çok küçük enerji ölçeğinde olan bu etkileşimi ve altında yatan simetriyi derinlemesine inceleyebiliriz.
Kuantum simetrisini belgelendirmek için dünya genelinde yapılan araştırmalar önemli özelliklerin, çeşitli değiş tokuşlar, dönüşler ve yansımalara rağmen aynı kalıp kalmadığına bakar. Örneğin madde ve antimadde temelden simetri gösterir: Antimadde, pozitronların ve elektronların yüklerinin ters olmasını saymazsak birçok yönden normal madde gibi davranır.
Spin simetrisini tespit edebilmek için JILA araştırmacıları, lazer ışığı tarafından yakalanan 600 ila 3.000 stronsiyum atomundan yapılmış bir atom saati kullandılar. Stronsiyum atomları için manyetik davranışa yön veren 10 farklı çekirdeksel spin düzeni (açısal momentum da denebilir) mümkündür. Bir grup saat atomunda 10 durumun hepsinin rastgele bir dağılımı olur.
Araştırmacılar iki elektron enerji düzeyinde saatin “tikleri” olarak kullanılan atom etkileşimlerinin (çarpışmalarının) atomların çekirdeklerinin spin durumundan nasıl etkilendiğini analiz ettiler. Çoğu atomda elektronsal ve çekirdeksel spin durumları çiftliydi, dolayısıyla atom çarpışmaları hem elektronsal hem çekirdeksel durumlara bağlıydı. Fakat stronsiyumda, JILA ekibi bu çiftlenmenin çekirdeksel spin durumlarından bağımsız çarpışmalara yol açacak şekilde yok olduğunu öngördü ve bunu doğruladı.
Atom saatinde, tüm atomlar özdeş elektronsal durumlarda bulunmaya eğilim gösterir. JILA araştırmacıları çekirdeksel spinleri manipüle etmek için lazer ve manyetik alanları kullanarak, iki atom farklı çekirdeksel duruma sahip olduğunda, 10 durumdan hangisine sahip oldukları fark etmeksizin, aynı güçle etkileştiklerini (çarpıştıklarını) gözlemlediler. Öte yandan iki atom aynı çekirdeksel spin durumuna sahip olduğunda, o durumun ne olduğundan bağımsız olarak, çok daha zayıf etkileşiyordu. Jun Ye şöyle açıklıyor:
Burada spin simetrisi, atom etkileşimlerinin en temel düzeyde çekirdeksel spin durumlarından bağımsız olduğu anlamına geliyor. Öte yandan bunu ilginç hale getiren kısım ise çekirdeksel spinin, elektronların aracılık yaptığı değiş tokuş sürecinde doğrudan yer almaması; o hala atomların birbirine fiziksel olarak nasıl yaklaşacağını kontrol ediyor. Bu da şu demek, iki atomun çekirdek spinlerinin aynı ya da farklı olmasını kontrol ederek, etkileşimleri, ya da çarpışmaları diyelim, kontrol edebiliriz.
Yeni araştırma, atom saatlerindeki atom çarpışmalarını anlamamızı sağlayan önceki JILA çalışmalarına bir şeyler katıyor. Büyük atom gruplarının tuhaf kuantum dinamiklerini keşfetmek için daha fazla araştırma yapılarak özel spin koşullarının derinine inilmesi planlanıyor.
JILA kuramcısı Ana Maria Rey bu çalışma için önemli öngörüleri ve hesaplamaları yaptı. Avusturya’daki Innsbruck Üniversitesi ve Delaware Üniversitesindeki kuramcılar da katkıda bulundu. Finansman NIST, Ulusal Bilim Kuruluşu, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Bürosu ve Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı tarafından sağlandı.
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 3
- 2
- 2
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- Çeviri Kaynağı: ScienceDaily | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 10/10/2024 14:28:11 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/2630
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
This work is an exact translation of the article originally published in ScienceDaily. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.