Fizikçiler İlk Kez Kendi Başına Atomların Dalga Gibi Davrandığı Net Bir Görüntü Yakaladı!

Görüntü, floresan atomların keskin kırmızı noktalarının dalga paketlerinin bulanık lekelerine dönüştüğünü gösteriyor. Bu, kuantum mekaniğinin temel taşlarından biri olan atomların hem parçacık hem de dalga olarak var olduğu fikrinin çarpıcı bir göstergesidir.

Görüntüleme tekniğini icat eden bilim insanları, bulgularını ön baskı olarak arXiv'de yayınladılar.^[1] Bu nedenle araştırmaları henüz hakem denetiminden geçmedi.

Araştırmacılar, yeni tekniklerinin daha karmaşık sistemleri görüntülemek için kullanılabileceğini ve fizikteki bazı temel sorulara ışık tutabileceğini de ekliyorlar.

Bu bulanık ikiliği görüntülemek için fizikçiler önce lityum atomlarını mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutarak momentumlarını kaybetmeleri için bir lazerden gelen fotonlarla bombardımana tuttular. Atomlar soğutulduktan sonra, daha fazla lazer onları ayrık paketler halinde optik bir kafes içine hapsetti.

Atomlar soğutulmuş ve hapsedilmiş haldeyken araştırmacılar optik kafesi periyodik olarak kapatıp açarak atomları hapsedilmiş bir parçacığa yakın durumdan dalgaya benzeyen bir duruma genişletti ve sonra geri getirdi.

Bir mikroskop kamerası, iki farklı zamanda parçacık durumundaki atomlar tarafından yayılan ışığı, atomlar arada dalga gibi davranırken kaydetti. Yazarlar, birçok görüntüyü bir araya getirerek bu dalganın şeklini oluşturdular ve Schrödinger'in denklemiyle mükemmel bir uyum içinde zamanla nasıl genişlediğini gözlemlediler. Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nde fizikçi olan çalışmanın ortak yazarı Tarik Yefsah şöyle anlatıyor:

Bu görüntüleme yöntemi, her bir dalga paketini tekrar bir parçacığa dönüştürmek için tek bir kuyuya yansıtmak üzere kafese geri dönmekten ibarettir -ki artık bir dalga değildir.- Görüntüleme yöntemimizi, bir CCD kameranın piksellerinden farklı olarak (CCD kamera, görüntülerini yakalamak için yüke bağlı bir cihaz kullanan yaygın bir dijital kamera türüdür.) dalga fonksiyonu yoğunluğunu örneklemenin bir yolu olarak görebilirsiniz.

Bilim insanları; bu görüntünün sadece basit bir gösterim olduğunu, bir sonraki adımları ise daha az anlaşılan güçlü etkileşimli atom sistemlerini incelemek olduğunu belirtiyorlar. Yefsah, şöyle bitiriyor:

Bu tür sistemleri incelemek, aşırı yoğun nötron yıldızlarının çekirdeğinde bulunanlar ya da Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra var olduğuna inanılan kuark-gluon plazması gibi maddenin garip hallerine ilişkin anlayışımızı geliştirebilir.