Bilim Dünyasında Çığır Açan Süper Katı Keşfi!

Bilim insanları, hem katı hem de akışkan özellikleri barındıran yeni bir süper katı maddeyi ilk kez bir araya getirmeyi başardı.

Maddenin bilinen hali katı, sıvı, gaz ve plazmadan oluşurken, ekstrem koşullarda daha farklı madde formları da oluşabilmektedir. Örneğin, mutlak sıfır (-273,15 derece) gibi aşırı koşullar altında sıvı ve gaz hallerindeki maddelerin viskozitesi, yani akmaya karşı gösterdiği direnç azalır. Örneğin, pekmezin viskozitesi suya göre daha yüksektir.

Öte yandan, süperakışkanlar sıfır viskoziteye sahip olmaları nedeniyle herhangi bir engel olmaksızın akmaya devam edebilirler.

Fizikçiler, kuantum mekaniği sayesinde en az yarım yüzyıldır hem katı hem de süperakışkan özellikleri taşıyan bir madde formunun var olabileceğini düşünüyordu.

2021 yılında Avusturya’nın Innsbruck Üniversitesi’nden bilim insanları, uzun süre varlığını sürdüren ilk iki boyutlu süper katı maddeyi üretmeyi başarmıştı.

Bu süper katılara “katı” özelliğini veren kristal yapılar daha önce gözlemlense de, süperakışkanlığa ait kuantize girdapların doğrudan kanıtları elde edilememişti.

Innsbruck Üniversitesi ekibi, önde gelen akademik dergilerden Nature’da 6 Kasım’da yayımlanan çalışmasında bu kanıtları sağlayarak süper katı halin ikili doğasına dair güçlü bir veri sunmayı başardı.

Araştırmacılar, manyetik alan oluşturarak iki boyutlu süper katıyı karıştırdıklarında, aradıkları girdapların ortaya çıktığını bildirdiler.

Çalışmaya liderlik eden fizikçi Francesca Ferlaino, girdapları anlamak için bir fincan kahveyi karıştırmayı örnek gösteriyor. Normal sıvı haldeki kahvede, girdabın hızı ortada daha fazladır.

Fakat Ferlaino, süperakışkan bir madde yavaşça karıştırıldığında hareket etmeyeceğini belirtiyor:

Fakat kaşığı daha hızlı döndürdüğünüzde, merkezde büyük bir girdap oluşturmak yerine ilginç bir durum ortaya çıkar: Bir dizi küçük girdap, yani kuantize girdaplar oluşur.

Fizikçi, bu girdapların her birinin belirli hızlarda dönen küçük delikler gibi olduğunu ifade ediyor:

Süperakışkanın yüzeyinde güzel ve düzenli desenler oluşturuyorlar; adeta mükemmel bir şekilde organize olmuş Gravyer peynirindeki delikler gibi.

Araştırmacılar, bu önemli adımın ekstrem ortamlardaki koşulları laboratuvar ortamında yeniden yaratma imkânı sağlayabileceğini dile getiriyor.

Ferlaino, “Bu çalışma süperakışkanların benzersiz davranışlarını ve kuantum madde alanındaki potansiyel uygulamalarını anlama yolunda önemli bir gerçekleşme” şeklinde yorumluyor.

Bilim insanları bunun yanı sıra, yaşam döngülerinin sonuna yaklaşan yıldızların süpernova patlamaları sonrası oluşan nötron yıldızlarını daha iyi anlayabileceklerini umuyorlar.

Makalenin yazarlarından Thomas Bland, “Nötron yıldızlarının dönme hızındaki değişim, yıldızların içinde hapsolmuş süperakışkan girdaplarla ilişkili olabilir,” açıklamasında bulunuyor ve ekliyor:

Süperakışkan girdapların, elektriği kayba uğramadan iletebilan süperiletkenlerde de var olduğu düşünülüyor.