Bilim İnsanları Tarafından Yaratılan Yeni Kuantum Nesnesi: Etki Alanı Duvarları

İlk kez bir laboratuvarda "etki alanı duvarı" adı verilen garip bir kuantum nesnesi oluşturuldu. Kuantum durumundaki yüksek ve düşük yoğunluklu atomlar arasındaki bu "duvar", aslında orada hiçbir şey olmamasına rağmen, ikisinden de bağımsız bir nesneymiş gibi davranabilir. Ayrıca, bölme çizgisinin dış kuvvetlere verdiği tepkiler, ayırdığı atomların tepkilerinden farklı olabilir.

İnsan grupları kendilerini hayali bir çizginin her iki yanında ayırdıklarında, sınırı kendi içinde bir şey, belki bir "demir perde" veya "renk çubuğu", hatta fiziksel bir engel olmaksızın görebiliriz. Klasik dünyada bu, muhtemelen pareidolia'ya benzeyen insan zihninin bir yanılsamasıdır. Ancak kuantum mekaniğinde bu çok daha gerçek olabilir.

Bağımsız kuantum nesneleri gibi davranan ayrılmış atomlar arasındaki sınırlar olan etki alanı duvarlarının tutarlı bir şekilde üretilmesinin zor olduğunu kanıtladı. Ancak şimdi, Chicago Üniversitesi'ndeki bir ekip, Nature'da istedikleri zaman alan duvarları oluşturabileceklerini duyurdular ve yaratımların nasıl davrandığına dair bazı sürprizler buldular.

Doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı Kai-Xuan Yao, "Çöldeki bir kumul gibi, ancak bu kumul, bireysel kum tanelerinden farklı davranan bir nesne gibi davranıyor" dedi.

Kum tepeleri, davranışları katı ve dalga arasındaki sınırları bulanıklaştırsa bile, en azından gerçek şeylerdir. Kumul ile etrafındaki hava arasındaki arayüz için aynı şeyi söyleyemeyiz.

Bununla birlikte, Yao, Profesör Cheng Chin ve ortak yazarlar, iki tür atom arasındaki alan duvarına baktıklarında, onun kendine ait bir zihni olduğunu gördüler.

"Atomları sağa iterseniz, sağa hareket edeceklerini biliyoruz. Ancak burada, alan duvarını sağa doğru iterseniz, sola hareket eder.” dedi Chin. Daha da garip olan şey, tepki, beklenebilecek şeyin ayna görüntüsü değildir. Bunun yerine, makale şunu bildiriyor: "Alan duvarlarının sentetik elektrik alanına, çıplak atomlarınkinden daha büyük ve zıt bir yük-kütle oranıyla tepki verdiğini bulduk."

Bu, alan duvarını, birden fazla parçacıkla birlikte olduklarında, bireysel hallerinden farklı fizik yasalarına uyduğu görünen bir fenomen haline getirir. Ancak burada ortaya çıkan fenomen, gerçek atomları içermez, sadece aralarındaki çizgiyi içerir.

Yazarlar, büyük miktarlarda atomun toplu olarak tek bir atom altı parçacık gibi kuantum davranışı gösterdiği bir fenomen olan bir Bose-Einstein yoğuşması (BEC) içinde alan duvarını yarattılar. Kırk bin sezyum atomu, bir BEC olmak için aşırı soğutuldu. BEC daha sonra yüksek ve düşük yoğunluklu bölgelere ayrılmaya zorlandı. Daha sonra elektromanyetik alanlar yarattılar. Bu da ekibin gözlemlediği alan duvarında beklenmedik etkiler yarattı. Örneklerin yüzde 90'ından fazlasında, bu bölgeler arasında bir alana paralel, diğerine dik olan alan duvarları oluştu ve yöntemlerinin güvenilirliğini kanıtlandı. Paralel duvar boyunca girdaplar oluştu.

Duvarların bu kadar güvenilir bir şekilde oluşması, araştırmacıların farklı atom sayıları ve harici olarak uygulanan zorlamanın gücü gibi değişen koşullar altında davranışı araştırmasına izin verdi.

Chin, "Bu fenomen için uygulamalar olabilir" dedi ve ekledi “Kuantum bilgilerini depolamak veya malzemelerde yeni işlevleri etkinleştirmek için daha sağlam bir yol oluşturabilir. Ancak bunu öğrenmeden önce ilk adım, onları nasıl kontrol edeceğimizi anlamaktır.”

 

Kaynak:

https://www.iflscience.com/physics/domain-walls-the-strange-new-quantum-object-created-by-scientists/