Fizikçiler Kuantum Dünyasında Gizlenen Maddenin Yeni Bir Hâlini Keşfetti

Maddenin yeni bir hâli daha keşfedildi. Kuantum fenomeninde gizlenmiş bu buluş fizikçileri heyecanlandırdı. Araştırmacılar bu durumun kuantum belleklerin oluşturulmasına öncülük edeceğini düşünüyor.

Günlük hayatta karşılaştığımız katı, sıvı ve gaz gibi madde hâllerine ek olarak, daha egzotik ve ekstrem koşullarda yeni durumlar ortaya çıkabiliyor. ABD ve Çin’deki bilim insanları şimdi bir tanesini daha buldular.

Bu yeni duruma “kiral bose-sıvı” hâli deniyor ve her yeni parçacık düzeni, evrenin dokusu ve mekanizmaları hakkında daha fazla bilgi edinmemizi sağlıyor. Özellikle süper küçük kuantum ölçeğindeki evrende.

Madde durumları, parçacıkların birbirleriyle etkileşim şekillerini ve davranış biçimlerini tanımlar. Atomları sabitleyince katı bir madde elde ederiz. Akışlarına izin verince sıvı veya gaz elde ederiz. Yüklü partneleri birbirinden uzaklaştırırsak plazma oluşur.

Kuantum dünyası, parçacıkların etkileşime girmesi için daha da garip yollar sunarak, olasılık ve enerji açısından en iyi şekilde tanımlanan benzersiz davranışlara izin veriyor.

Maddenin Yeni Hali: Chiral Bose-Sıvı Durumu

Nature dergisinde yayımlanan araştırmaya göre bilim insanları bu yeni durumu, frustrasyon kuantum sistemi (frustrated quantum system) üzerinden keşfettiler.

Bu durum, basit bir ifadeyle tipik olarak etkileşen parçacıkların etkileşmesini engelleyen dahili kısıtlamalara sahip bir sistemdir. Bu da frustrasyona (ya da bir diğer adıyla doyumsal yoksunluğa) yol açar.

Bu kısıtlamalar ve ortaya çıkan frustrasyon durumu, bilim insanları için heyecan verici sonuçlar doğurabilir. Araştırmacılar burada elektronlara odaklandı ve olanları açıklamak için bir oyun benzetmesini kullandı.

Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden teorik yoğun madde fizikçisi Tigran Sedrakyan, konuyla ilgili olarak şunları söyledi:

“Bu, elektronları frustrasyona uğratmak için tasarlanmış bir müzikli sandalye kapmaca oyununa benziyor. Her bir elektronun gidebileceği tek bir sandalye yerine, şimdi nereye oturacakları konusunda birçok olasılığa sahip olmaları ve mücadele etmeleri gerekiyor.”

Parçacıkların Egzotik Davranışları: Kuantum Dünyasında Elektronların Yeni Bir Durumu Ortaya Çıkıyor

Araştırmacılar tarafından oluşturulan sistem, iki katmanlı yarı iletken bir cihazdı: elektronlar açısından zengin bir üst katman ve elektronların doğal olarak içine girebileceği çok sayıda deliğe sahip bir alt katman. İşin püf noktası ise tüm elektronlar için yeterli delik olmamasıydı.

Bu tür bir sistem gözlemlemek zor olsa da, ekip ultra güçlü bir manyetik alan kullanarak elektronların hareketini ölçtü ve yeni “kiral bose-sıvı” hâlinin ilk kanıtlarını ortaya çıkardı.

Çin’deki Nanjing Üniversitesi’nden fizikçi Lingjie Du, “Yarı iletken çift tabakanın kenarında elektronlar ve boşluklar aynı hızda hareket eder,” diyor ve şöyle devam ediyor:

“Bu durum, elektron ve delik kanalları daha yüksek alanlar altında kademeli olarak ayrıldığı için harici manyetik alanlar tarafından daha fazla modüle edilebilen sarmal benzeri bir taşınıma yol açıyor.”

Dijital Depolamada Yeni Bir Teknolojinin Önünü Açabilir

Bu yeni durum oldukça ilginç bazı özellikler ortaya çıkardı. Örneğin, elektronlar mutlak sıfır derecede öngörülebilir bir desende ve sabit bir spin yönde donar ve diğer parçacıklar veya manyetik alanlar tarafından etkilenmezler. Bu kararlılığın kuantum düzeyinde dijital depolama sistemlerinde uygulamaları olabilir.

Ayrıca bir elektrona etki eden dış parçacıklar, uzun mesafeli kuantum kesişme sayesinde sistemdeki tüm elektronları etkileyebilir. Bu, bir bilardo topunu bir bilardo topu paketine çarptırmak ve tüm bu topların tepki olarak aynı yönde hareket etmesi gibidir. Bu da yararlı bir başka bulgu olabilir.

Benzer bir keşif yıllar önce elektrik yükünü yönlendirmenin yeni bir yolu ile yapılmıştı.

Maddenin yeni hâli konusunda sizler neler düşünüyorsunuz? Yorumlarınızı Kayıp Rıhtım Forum’da paylaşabilir, bilim dünyasından yeni haberler için bizi Google News’ten takip edebilirsiniz.

Kaynak: Science Alert