Fizikçiler, ışığı tek boyutlu gaz haline getirmeyi başardı. Işığın temel birimi olan fotonların kuantum seviyesindeki davranışlarını incelemek için yol haritaları belirlendi.
Fotonlar, kapalı bir alanda soğutulduklarında Bose-Einstein yoğunlaşması (BEY) olarak adlandırılan maddenin farklı bir formuna geçiş yapıyor. Sıcak gaz bulutundaki parçacıklar genellikle hareket ederken, BEY durumunda kuantum mekaniği açısından özdeş hale geliyorlar.
Bu bölüm, konuyla ilgili referans noktalarını içerir. (Related Nodes field)
Yoğunlaşma sürecinde parçacıkların gaz içindeki konumları belirsiz hale gelirken, her bir parçacığın işgal edebileceği alan, diğer parçacıkların aralarındaki boşluklardan daha büyük bir alana yayılabiliyor.
Bu durum, gaz kümesini oluşturan fotonların üst üste binerek tek bir parçacık gibi davranmasına neden oluyor.
Bilim insanları, daha önce iki boyutlu foton gazları üretmişti; ancak BEY haline geçiş sağlamak daha karmaşık bir süreç. Bonn Üniversitesi’nden fizikçi Frank Vewinger, “İki boyutlu yerine tek boyutlu gaz yarattığımızda işler biraz farklılaşıyor” diyerek sürecin zorluğuna dikkat çekiyor:
Foton gazlarında termal dalgalanmalar meydana geliyor ama bunlar iki boyutta o kadar küçük ki gerçek bir etki yaratmıyor. Ancak tek boyutta bu dalgalanmalar (mecazi anlamda) büyük dalgalar yaratabilir.
Vewinger ve ekibi, tek boyutlu gazı elde etmek amacıyla çok küçük ve reflektif bir kabı boya çözeltisiyle doldurdu ve ardından lazer ışınıyla fotonları saldı.
Lazerin fotonları, başlangıçta kabın içinde ileri geri sıçradıktan sonra boya molekülleriyle çarpıştı. Çözeltiyle etkileşime girdikten sonra soğuyan fotonlar bir araya gelmeye başladı.
Deneyin en kritik bileşeni, kabın reflektif duvarlarına eklenen şeffaf bir polimerdi. Araştırmacılar, bu polimer sayesinde ışığın yansıma biçimini değiştirerek fotonların hareket alanını sınırlandırdı. Böylece fotonlar tek bir boyutta yoğunlaşarak hareket etmeye başladı.
“Bu polimerler ışık için bir tür oluk işlevi görüyor,” diyen Nature Physics dergisinde yayımlanan makalenin yazarlarından Kirankumar Karkihalli Umesh şu şekilde devam ediyor:
Oluk ne kadar dar olursa, gaz o kadar tek boyutlu bir davranış sergiliyor.
Araştırmacılar, tek boyutlu foton gazının davranış biçimlerini analiz etti ve iki boyutlu versiyonundan belirgin şekilde farklı olduğunu gözlemlediler. Tek boyutta fotonların hareketleri kısıtlandığından, gazların kesin bir yoğunlaşma noktası bulunmuyor.
Ekip, bu yeni durumun tamamen donmamış bir buz ile lazer ışığıyla yoğunlaşmış foton gazı arasındaki kısmi bir faz geçişine benzer şekilde çalıştığını ifade ediyor.
Vewinger, “İki boyuttan tek boyutlu foton gazına geçişteki bu davranışı ilk kez inceledik” diye belirtiyor.
Gelecek çalışmalarda, maddenin geçişleri üzerine yapılan gözlemler, parçacıkların BEY halindeki davranış biçimlerine dair yeni bilgiler sunabilir.
0 Comments