Gece Modu

Bu türev bir içeriktir. Yani bu yazının omurgası, LiveScience isimli kaynaktan alınmıştır; ancak anlatım ve konu akışı gibi detaylar Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından güncellenmiş, değiştirilmiş ve/veya geliştirilmiştir. Yazar, kaynaktan alınan metin omurgası üzerine kendi örneklerini, bilgilerini, detaylarını eklemiş, içeriği zenginleştirmiş ve/veya çeşitlendirmiş olabilir. Bu ek kısımlarla ilgili kaynaklar da, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Hepimiz günlük hayat deneyimlerimizden maddenin katı, sıvı ve gaz hallerine aşinayızdır. Peki maddenin farklı koşullarda başka hallerinin de olduğunu biliyor muydunuz?

Maddenin 5 Halini Ne Belirler?

Maddenin bilinen 5 hali vardır: katı, sıvı, gaz, plazma ve tuhaf özellikleriyle Bose-Einstein Yoğunlaşması (BEY). Acaba suyun gaz hali olan su buharı ile katı hali olan buz arasındaki temel farkı ne sağlamaktadır? Ya da soruyu daha farklı sorarsak, maddenin 5 halini belirleyen şey nedir?

Bu sorunun cevabı, atomları oluşturan parçacıkların yoğunlukları ile alakalıdır. Katı bir maddede parçacıklar sıkı sıkı bir arada bulunduklarından serbestçe hareket edemezler ve bu yüzden de belli bir hacme ve şekle sahiptirler; yani, adı üzerinde, “katı”dırlar. Sıvılarda parçacıklar, biraz daha dağınık halde ama yine de birbirlerine yakın vaziyettedirler. Bu durum, sıvıların girdiği kabın şeklini almasının sebebidir. Gaz parçacıkları arasında ise oldukça büyük boşluklar bulunur ve bu parçacıkların kinetik enerjileri fazladır, yani sınırlandırılmadıkları sürece etrafa belirsiz bir şekilde yayılırlar. Plazmaya gelirsek… Plazma halinde, maddenin aşırı ısınması sonucu iyonlar ve elektronlar serbestçe dolaşabilir duruma gelir. Dolayısıyla bir plazmanın, tıpkı gazlarda olduğu gibi, belirli bir şekli ya da hacmi yoktur.

Bir Tuhaf Hal

Parçacıkların belli enerji seviyeleri vardır. Katı, sıvı, gaz ve plazma halleri arasında bu enerji seviyesi katı halde en düşük; plazma halinde ise en yüksektir. Diğer bir deyişle bir gazı yeterince soğutursanız (enerjisini düşürürseniz) sıvı, bir sıvıyı yeterince soğutursanız da katı madde elde edersiniz. Parçacıklardan daha da yüksek miktarda enerji çıkarttığınızda ise mümkün olan minimum enerji seviyesine, yani maddenin en tuhaf hallerinden biri olan Bose-Einstein Yoğunlaşmasına (BEY) ulaşırsınız. Gazlarda veya bir plazmada birbirlerinden bağımsız hareket eden parçacıkların aksine, bir BEY içerisinde tüm parçacıkların hepsi bir bütün gibi, tamamen aynı yöne doğru “büyük bir dalga” halinde hareket ederler.

“Parçacık”, “dalga” ve “tuhaflık” sözcüklerinin bize ne anlatmaya çalıştığını az çok tahmin etmişsinizdir… Evet, doğru tahmin: Bose-Einstein Yoğunlaşması kuantum fiziksel özelliklere sahiptir. Peki bu özelliklere nasıl sahip olurlar?

Bose-Einstein Yoğunlaşması, mutlak sıfır derecesine çok çok yakın derecelerde soğutulan atom topluluğuna denir (mutlak sıfır = 0 Kelvin veya −273,15°C’dir). Mutlak sıfır civarında parçacıklar aynı enerji seviyesine düşerek kümeleşmeye başlarlar. Diğer bir deyişle, artık kafasına buyruk ve bireysel hareket eden parçacıklar yoktur; hepsi adeta bir kimlik bunalımına girmiş gibi “aynı” kimliğe bürünmüşlerdir ve bir küme halinde “tek bir atommuşçasına” hareket etmeye başlarlar.

Fikirler ve Onları Gerçek Kılanlar

1925’te Hintli fizikçi ve aynı zamanda “bozon”un isim babası olan Satyendra Bose yayımlayamadığı makalesini Albert Einstein’a gönderir. Bose’un ışık parçacıklarının istatistiksel olarak nasıl davrandığını gösterdiği bu çalışmasını bir hayli önemli bulan Einstein konuyla ilgili daha fazla hesaplama yaparak bu fikri atomlara uyarlamaya çalışır ve mutlak sıfıra oldukça yakın sıcaklıklarda parçacıkların kuantum kurallarına uyduğu maddenin yeni bir hali olabileceği tahminini yürütür. İki fizikçinin ortaklaşa katkı yaptıkları bu fikir böylelikle Bose-Einstein Yoğunlaşması adıyla anılır. Teori böylesi bir madde halinin var olması gerektiğini söylese de öngörülmüş olan bu sıra dışı hal 1995 yılına gelene kadar elde edilememiştir. 1995’te Colorado Üniversitesinden Eric Cornell ve Carl Wieman rubidyum atomlarını; MIT’den Wolfgang Ketterle sodyum atomlarını lazerler ve mıknatıslar yardımıyla mutlak sıfıra çok yakın bir sıcaklığa indirmeyi başardılar ve bu başarılarından dolayı 2001 yılında Nobel Fizik Ödülünü aldılar.

BEY Kuantum Özellikler Sergiliyor

Bu ultra soğuk sıcaklıkta (mutlak sıfırın bir derece üstünün milyarda biri sıcaklıkta) moleküler hareket neredeyse durma noktasına gelir. Kinetik enerji transferi bir atomdan diğerine yok denecek kadar az olduğundan atomlar kümelenmeye başlar. Artık birbirinden ayrı duran binlerce atom yoktur; aynı şekilde davranan ve dev bir dalgaymış gibi hareket eden sadece tek bir “süper atom” vardır.

Bose-Einstein yoğuşuk maddesi süper akışkan özelliğe, yani sıfır viskoziteye sahiptir. (Sıfır viskozite: sıvının akarken hiçbir direnç göstermeyip kinetik enerji kaybının olmaması durumudur.) Sıfır viskoziteye sahip bir madde ise içinde bulunduğu kabın kenarlarından tırmanıp dışarıya taşabilir, hatta kabın sahip olduğu molekül büyüklüğündeki çatlaklardan dışarıya sızabilir. (Süper sıvı helyum ile ilgili şu videoya göz atabilirsiniz (video İngilizcedir):

Kullanım Alanları

Bose-Einstein yoğuşuk maddesi içine ışık gönderildiğinde ne olur? Hemen cevaplayalım. Işığın hızı, neredeyse bir bisikletin hızı kadar yavaşlar ve böylelikle parçacık/dalga ikiliği incelenebilir hale gelir. Bose-Einstein yoğuşuk maddeleri karadeliklere özgü olabilecek koşulları simüle ettiğinden bu alandaki araştırmalarda da kullanılmaktadır. Ayrıca, kuantum etkilerin makroskopik seviyede görülebilmesinden ötürü kuantum bilgi yoğuşuk ortama depolanabilir. Bu da kuantum bilgisayarların geliştirilebilmesine olanak sağlamaktadır.

Düzeltmeler: Bu makalenin önceki bir versiyonunda maddenin "fazları" ile "halleri" eş anlamlı olarak kullanılmıştır. Bu ikisi eş anlamlı değildir ve farklı kavramlara işaret eder.

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 3
  • Tebrikler! 2
  • Bilim Budur! 2
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 4
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • Türev İçerik Kaynağı: LiveScience
  • J. Emspak. States Of Matter: Bose-Einstein Condensate. (2018, Ağustos 03). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Livescience
  • M. Bagley. Matter: Definition & The Five States Of Matter. (2016, Nisan 11). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Livescience
  • Chem4kids. Bose-Einstein Basics. (2019, Şubat 21). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Chem4kids
  • YouTube. Mutlak Sifir 1 Ve 2 (Soğuğun Fethi & Mutlak Sifira Doğru Yariş). (2014, Eylül 08). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: YouTube
  • C. Staff. The Mind-Bending Properties Of Superfluid Heli. (2015, Eylül 24). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Curiosity
  • S. N. Bose. Biography Of Nath Satyendra Bose. (2019, Şubat 21). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Biography
  • Tim Byrnes. Quantum Information Using Bose-Einstein Condensation. (2019, Şubat 21). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Tim Byrnes
  • Wikipedia. Bose–Einstein Condensate. (2019, Şubat 17). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Wikipedia
  • Wikipedia. Superfluidity. (2019, Şubat 02). Alındığı Tarih: 21 Şubat 2019. Alındığı Yer: Wikipedia

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 14/12/2019 09:20:17 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/5092

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.

Soru Sorun!
Öğrenmeye Devam Edin!
Evrim Ağacı %100 okur destekli bir bilim platformudur. Maddi destekte bulunarak Türkiye'de modern bilimin gelişmesine güç katmak ister misiniz?
Destek Ol
Gizle
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

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
“Bizimkisi kadar büyük bir evrende, olabilecek her şey olacaktır.”
Larry Niven
Geri Bildirim Gönder