Fizikçiler, ışığı tek boyutlu bir gaz haline getirmeyi başardı. Bu gelişmeyle birlikte, fotonların kuantum seviyesinde nasıl davrandığını detaylı bir şekilde inceleme planları oluşturuluyor.
Bir yere kapatılıp soğutulan fotonlar, Bose-Einstein yoğunlaşması (BEY) adı verilen maddenin farklı bir haline geçiş yapıyor. Normal sıcak gaz bulutundaki parçacıklar sürekli olarak titreşip hareket ederken, BEY durumundaki parçacıklar kuantum mekaniği açısından özdeş bir yapı kazanıyor.
Bu bölüm, konuyla ilgili referans noktalarını içerir. (Related Nodes field)
Yoğuşma halindeki parçacıkların gaz içindeki konumları oldukça belirsiz bir hale geliyor. Her bir parçacığın işgal edebileceği alanlar, diğer parçacıkların etrafındaki boşluklardan daha geniş bir şekilde yayılıyor.
Bu nedenle, maddenin bu hali içerisinde gaz kümesini oluşturan fotonlar üst üste binerek tek bir parçacık gibi davranmaya başlıyor. Daha önce bilim insanları, iki boyutlu foton gazları üretmeyi başarmıştı, ancak maddeyi BEY haline sokmak daha karmaşık bir süreç olarak öne çıkıyor.
Bonn Üniversitesi’nden fizikçi Frank Vewinger, “İki boyutlu gaz yerine tek boyutlu gaz yarattığımızda işler biraz farklılaşıyor” şeklinde belirtti ve ekledi:
Foton gazlarında termal dalgalanmalar meydana geliyor ancak bu dalgalanmalar iki boyutta o kadar küçülüyor ki gerçek bir etki yaratmıyor. Fakat tek boyutta bu dalgalanmalar mecazi anlamda büyük dalgalar oluşturabilir.
Vewinger ve ekibi, tek boyutlu gaz yaratmak amacıyla çok küçük ve reflektif bir kabı boya çözeltisiyle doldurup, ardından bu kaba lazer ışını ile fotonlar göndermeye başladı. İlk etapta lazer ışığı sebebiyle fotonlar kabın içinde ileri geri sıçradı, sonunda boya molekülleriyle çarpıştı. Çözeltiyle temas eden fotonlar, soğumanın etkisiyle gruplanmaya başladı.
Deneyin en kritik unsuru ise polimer olarak belirlenmiştir. Araştırmacılar, kabın reflektif duvarlarına şeffaf bir polimer ekleyerek, ışığın yansıma biçimini değiştirip, fotonların hareketini kısıtladı. Bu sayede fotonlar tek bir boyutta yoğunlaştı.
Nature Physics dergisinde yayımlanan çalışmanın yazarlarından Kirankumar Karkihalli Umesh, “Bu polimerler, ışık için bir tür oluk işlevi görüyor” diyerek şu değerlendirmeyi yaptı:
Oluk ne kadar dar olursa, gaz o kadar tek boyutlu bir davranış sergiliyor.
Araştırmacılar, tek boyutlu foton gazını incelediğinde, bu yeni durumun beklenildiği gibi iki boyutlu versiyonundan oldukça farklı davrandığını gözlemledi. Tek boyutlu durumda fotonların hareketlerinin kısıtlanması nedeniyle gazların kesin bir yoğunlaşma noktasının olmadığı tespit edildi.
Ekibin yaptığı gözlemler, bu durumun tıpkı tamamen donmamış buzla, lazer ışığıyla fotonların gaz geneline dağılan yoğunlaşmış formu arasında kısmi bir faz geçişi yarattığını ortaya koydu. Vewinger, “İki boyuttan tek boyutlu foton gazına geçişteki bu davranışı ilk kez inceliyoruz” dedi.
Gelecek çalışmalarda, maddenin geçişleri hakkında yapacakları gözlemler, parçacıkların BEY halindeki davranış biçimleri üzerine daha fazla bilgi sağlayabilir.
0 Comments