Kuantum Tünelleme Nedir?

Kuantum Tünelleme Nedir?
Yazar Katrina Krämer Çağrı Mert Bakırcı Editör Çağrı Mert Bakırcı  GülayKaya 2. Editör Gülay Kaya
5 dakika
3,151 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat

En küçük ölçekte baktığımızda dünya, son derece tuhaftır. İşler bir atomun boyutuna indiğinde, makroskopik dünyamızı yöneten mekanikler artık geçerli değildir.

Kuantum kurallarına göre, elektronlar hem parçacık hem de dalga gibi davranabilir ve nesneler aynı anda farklı durumlarda olabilir. Bu ikilik, kuantum bilgisayarlar gibi sıra dışı teknolojileri mümkün kılmaktadır. Bilim insanlarının kuantum matematiğini incelerken keşfettiği en garip şeylerden biriyse, tünelleme olgusudur.

Kuantum Tünelleme Nedir?

Bir elektron veya proton gibi kuantum mekaniksel bir parçacığı, potansiyel bir enerji tepesindeki bir boşluğa bıraktığınızı hayal edin. Parçacığın kaçamayacağından emin olduğunuzda, yani tepeye tırmanacak kadar enerjiye sahip olmadığından emin olduğunuz zaman, onu kendi haline bırakın. Sürpriz! Eğer parçacığın vaziyetini kontrol etmek için tekrar baktığınızda, parçacık yok olmuş olacaktır. Onun, tepenin diğer tarafına "gizlice" geçtiğini ve orada mutlu bir şekilde durduğunu görürsünüz.

Ama bu nasıl olabilir? İşte tünellenebilir parçacıklar, normalde aşacak enerjiye sahip olmadıkları enerji bariyerlerinden kolayca geçebilirler. Sizin parçacığınız da, normalde aşamayacağı tepeyi, tünelleme yoluyla aşmış ve öteki tarafa geçmiştir.

Reklamı Kapat

Bu durum, "fizik kanunları" olarak düşündüğünüz her şeye aykırı mı geliyor? Bunu 1927'de ilk keşfeden bilim insanlarının da düşündüğü şey buydu! Ancak bugün, kuantum dünyasında tünellemenin oldukça yaygın bir olgu olduğunu biliyoruz. Öyle ki; bilgisayarlarımızı ve telefonlarımızı mümkün kılan yarı iletkenler, transistörler ve diyotlar gibi teknolojiler, bu olgu olmasaydı çalışamazdı.

Yaygınlığını biliyor olsak bile tünelleme kavramı, aradan geçen bir asırdan sonra hala bize bazı sürprizler yaşatmaya devam ediyor. Sadece 2016 yılında araştırmacılar, simetrik kümeler içindeki kristal kanal tünellerinde hapsolmuş suyun olduğunu keşfettiler. Bu o kadar tuhaf bir gözlemdi ki araştırmacılar, "suyun yeni durumunu" keşfettiklerini ilan ettiler.

Tünellemenin Gerçek Olduğunu Nasıl Anlarız?

Şöyle diyelim: Tünelleme, Güneş'in parlayabilmesinin asıl nedenidir.

Çoğu yıldız; protonları füzyon denen bir süreç ile helyum çekirdeklerine kaynaştırır ve bu süreçte muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Sorun şu: Evet, bizim Güneş'imiz sıcak sıcak olmasına; ancak Güneş, protonlarının karşılıklı elektrostatik itiminin üstesinden gelebilecek kadar sıcak değil! Ancak ufacık bir tünellenme olasılığı (1028'de 1) bazı parçacıkların bu itici bariyeri aşmasını sağlıyor.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Güneş, aşırı miktarda hidrojene sahip olduğu için, bu küçücük olasılık, Dünya'daki yaşamı da mümkün kılabilecek düzeyde ışık ve ısı üreten, saniyede 1038 füzyon olayına karşılık gelir. Unutmayın: Olasılıklar, tek başına anlamsızdır. Önemli olan, o olasılığın ne sıklıkla denendiği ve tekrar edildiğidir. Bir paranın 4 kere üst üste yazı gelme ihtimali 16'da 1'dir; ancak 16.000 tane parayı aynı anda ve üst üste atarsanız, bırakın 4 tanesini, onlarcası üst üste yazı gelebilecektir. Güneş'te olan da budur.

Kuantum Tünelleme Nasıl Çalışır?

Tünelleme, aslında olan biteni anlatmak konusunda berbat bir tercihtir; çünkü bu terim, bir duvardan geçiveren bir parçacığı ima ediyormuş gibi anlaşılabilir (yani kuantum tünelleme, bilim insanlarının kötü isimlendirdiği olgulardan bir diğeridir). Aslında kuantum tünelleme sürecinde; hiçbir delik, tünel veya başka herhangi bir açıklık söz konusu değildir.

Bunun yerine, kuantum mekaniğinin temel kavramını kullanmalıyız: olasılık. Bir parçacık, en nihayetinde "salınan bir dalga" olarak tanımlanabilir ve genliği, onun belirli bir yerde bulma olasılığını temsil eder. Bir engelle karşılaşıldığında, bu dalga aniden bitmez. Bunun yerine, daha küçük bir genlikle de olsa, bariyerin içinde ve uzak tarafında bu dalga devam eder.

Tünelleme, bir engelin uzak tarafında bir parçacık bulma olasılığıdır. Bir parçacık ne kadar hafif ve bariyer ne kadar küçük ve dar olursa, bu ufak olasılık o kadar olası hale gelir.

Reklamı Kapat

Tünelleme, Sadece Fizikçileri ve Mühendisleri İlgilendirmez!

Sentetik kimyagerler, tünelleme olgusunu görmezden gelme eğilimindedir. Ancak bu olay, başka türlü gerçekleşemeyecek kimyasal tepkimeleri de tetikleyebilir.

Örneğin yıldızlararası bulutlar o kadar soğuktur ki (sıcaklıkları -250°C'den daha düşük olabilir), bu bulutlarda aslında hiçbir reaksiyon meydana gelmemelidi; ancak bu bulutların içerisinde su ve formaldehit bulunur! Su ve formaldehit, muhtemelen tünelleme reaktivitesiyle oluşan bileşiklerdir.

Bilim insanları doğada daha fazla tünelleme aradıkça, bu olguya daha da fazla rastlıyorlar. Örneğin yapılan bir araştırmada, aslında kuantum olaylarını gözlemek için çok büyük olan triflorometil gruplarının, bir bütün halinde enerji bariyerlerinden geçebildiği keşfedildi.[1] Benzer şekilde, hidrojen atomlarının uzun mesafelerde tünellenebildiği bilinmektedir.[2] Hatta bu olay o kadar yaygındır ki, 2 hidrojen atomunun birbiri ardına tünellendiği durumlar bile keşfedilmiştir.[3]

Bazı araştırmacılar, reaksiyonlar sırasında kinetik ve termodinamik parametrelerin kontrol edildiği şekilde, tünellemeyi de kontrol etmeyi umuyorlar. Eğer bunu başarabilirlerse bu tür bir kontrol, kimyagerler kullanabileceği bir dizi yeni reaktifliği ve seçiciliği mümkün kılabilir.[4]

Reklamı Kapat

Ayrıca tünellemenin pratik faydaları da gözden kaçırılmamalı: Eğer tünelleme olmasaydı, kimyagerlerin atomları tek tek görmesine olanak tanıyan taramalı tünelleme mikroskobu gibi araçlar da var olamazdı.[5]

İnsanları Tünelleyebilir miyiz?

Teknik olarak evet, yapabilirsiniz. Ancak tünelleme olasılıkları, bir nesnenin kütlesine bağlı olarak ciddi anlamda değişiklik göstermektedir: Kütle ne kadar büyükse, tünelleme ihtimali de o kadar azalmaktadır. Örneğin bir elektron 9x10-31 kilogram ağırlığındadır; bir insan ise 70 kilogram civarındadır. Oxford Üniversitesi'nden fizik mezunu Jack Fraser, şöyle anlatıyor:

Evrenin başlangıcından bu yana, yani 13,8 milyar yıl öncesinden bugüne dek, 1 trilyon insan, her 1 saniyede 1 trilyon kez duvarların içine doğru yürüseydi, bunlardan sadece 1 tanesinin bile duvarın ötesine tünellenme ihtimali pratik olarak sıfır olurdu.

Ancak bir insan, bir bütün olarak tünellenemeyecek olsa da, aslında vücudumuzun içinde çok sayıda tünel oluşuyor olabilir. Bazı araştırmacılar, özellikle de karbon-hidrojen bağlarını aktive eden enzimlerin, hidrojen atomunun tünellemesini hızlandırabildiğini düşünüyorlar.[6] Örneğin, bu enzimlerden biri alkol dehidrojenaz enzimidir. Bu enzim, etanolü; bir gece gereğinden fazla içki içtiğinizde, ertesi gün baş ağrısı, baş dönmesi ve mide bulantısı yaşamanıza neden olan bileşiğe, yani asetaldehide dönüştürür.

İşte tam da bu nedenle, bir dahaki sefere akşamdan kalma birine yardımcı olurken, onu bu berbat duruma sokan şeyin kuantum tünelleme etkisi olduğunu düşünebilirsiniz.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Merak Uyandırıcı! 9
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 6
  • Tebrikler! 4
  • İnanılmaz 4
  • Muhteşem! 3
  • Bilim Budur! 3
  • Umut Verici! 2
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: Chemistry World | 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 31/07/2021 07:44:55 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/10288

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.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Homo Sapiens
Enfeksiyon
Kitap
Tarım
İnsanlar
Mucize
Böcek
Amerika Birleşik Devletleri
Dinozor
Şüphecilik
Bilgisayar
Yüz
Kuyruk
Wuhan
Kanser Tedavisi
Doğum
Diş Hekimi
Albert Einstein
Jinekoloji
Malzeme
Solunum
Teyit
Ses
Korku
Müzik
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın