Yüzyıllık Fotoelektrik Etki, Kuantum Kütleçekimine Yeni Bir Kapı Açıyor!

Albert Einstein’ın 1905’te ortaya koyduğu fotoelektrik etki, fizik dünyasında yeni bir heyecan dalgası yarattı. Stockholm Üniversitesi ve Stevens Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, bu temel fenomenin kuantum mekaniği ile genel görelilik arasındaki köprüyü kurabilecek yeni bir deneysel yaklaşıma öncülük edebileceğini öne sürdü.Kuantum mekaniğine göre evrenimiz adeta bir LEGO seti gibi çalışıyor. Tüm madde parçacıkları ve ışık gibi taşıyıcı parçacıklar, ayrık enerji blokları halinde var oluyor. Ancak bu setin en önemli parçalarından biri olan kütleçekim henüz tam anlamıyla kuantum dünyasına entegre edilemedi.

Nature Communications’ta yayımlanan yeni bir çalışmada, Germain Tobar, Sreenath K Manikandan, Thomas Beitel ve Igor Pikovski’den oluşan araştırma ekibi, kütleçekiminin de diğer kuvvetler gibi ayrık paketler halinde taşındığını gösterebilecek yeni bir deney önerdi.Önerilen deney fotoelektrik etkinin prensibine benzer şekilde çalışıyor. Nasıl ki ışık bir malzemeye çarptığında kesikli enerji paketleri halinde elektronlar yayılıyorsa, araştırmacılar da graviton adı verilen kütleçekim parçacıklarını tespit edebilecek özel rezonans çubukları tasarladı.Uzay-zamandaki dalgalanmaları ölçmek için kullanılan bir gözlemevi olan LIGO sayesinde kütleçekim dalgalarının özellikleri hakkında edinilen bilgiler, yeni deneyin tasarımına önemli katkılar sağladı. Özellikle nötron yıldızlarının çarpışması gibi olaylarda, makul boyutlardaki rezonans çubuklarında her üç çarpışmadan birinde kuantum geçişi tespit edilebileceği öngörülüyor.Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Frank Wilczek, deneyin başarılı olması durumunda gravitonların varlığını ve kütleçekimi alanının kuantize olduğunu kanıtlayabileceğini belirtiyor.Ancak deneyin pratikteki uygulaması birtakım zorluklar içeriyor. Tipik bir kütleçekimi dalgası “duşu”, milyarlarca graviton içerebiliyor. Tıpkı teneke bir çatıya düşen yağmur damlalarının ayrı ayrı duyulabilmesi gibi, özel hazırlanmış rezonans çubukların da bu graviton yağmuru içindeki tek tek parçacıkları tespit edebilmesi gerekiyor.

MIT’den kuantum ölçüm uzmanı Vivishek Sudhir, mevcut teknolojinin henüz bu zorluğun üstesinden gelemeyeceğini belirtiyor. Bununla birlikte araştırma ekibi dönüştürücüler kullanarak sinyali daha küçük kütlelere aktarmanın yollarını arıyor. Pikovski bu teknolojinin bir veya iki onyıl içinde geliştirilebileceğine inanıyor.Marsilya Aix Üniversitesi’nden teorisyen Carlo Rovelli ise tek gravitonun gözlemlenmesinin mümkün olmadığını iddia eden görüşlerin hatalı olduğunu ve bu yeni yöntemin kuantum kütleçekimini anlamaya yardımcı olabileceğini vurguluyor.