Bilimdeki Mikrokozmos: Nobel Ödülü ve Elektronun İzinde

2023 Nobel Ödülü sahipleri belli oldu. Anne L’Huillier, Pierre Agostini ve Ferenc Kraus, molekülleri "Attosaniye" uzunluğunda ışık flaşları ile aydınlatarak elektronu izleme biçimimizde devrim yarattılar.

Peki, "Attosaniye" nedir? Bildiğiniz üzere, çok büyük ve çok küçük sayılardan bahsederken ön ekler kullanırız. Bunlar; mikrosaniye, nanosaniye, pikosaniye, femtosaniye gibi örneklendirilebilir. "Attosaniye" saniyenin kentilyonda birini ifade eder.Yani 0,000000000000000001 saniyeyi temsil eder. Bu, bir saniyelik sürede, evrenin doğumundan bu yana geçen saniyelerden daha fazla attosaniye geçmektedir.

Nanosaniyeler (saniyenin milyarda biri) ve pikosaniyeler (trilyonda biri), saniyenin katrilyonda biri olan femtosaniyeler, bundan öncesine kadar ölçebildiklerimizdi. Ancak tüm bu zaman dilimleri elektronların hareketini gözlemlememiz için yeterli değildir. Çünkü elektronlar, femtosaniye seviyesinde tam olarak ne yaptıklarını analiz edemeyeceğimiz kadar hızlı hareket etmektedirler. Bu durumu daha rahat anlayabilmemiz için şöyle bir örnek verebilirim:

Arılar, kısa ve dalgalı dönüşleri inanılmaz bir hızla birleştiren kanatları sayesinde saniyede 200 defadan fazla kanat çırparlar. Ortalama bir kameraysa saniyede 30 kare(bu tanım "FPS" olarak adlandırılır kısaca) çeker. Bu durumda arının kanat hareketlerini detaylı bir şekilde gözlemlememiz mümkün değildir.

Bizler de tam bu yüzden elektronları gözlemlerken "Attosaniye Darbelerine" ihtiyaç duyarız. Yapılan bu bilim devriminde "Attosaniye spektroskopisi" atomların ve moleküllerin daha kısa anlık görüntülerini sağlayarak araştırmacıların, elektron yükünün nasıl göç ettiği ve atomlar arasındaki kimyasal bağların nasıl kırıldığı gibi tek moleküllerdeki elektron davranışını anlamalarına yardımcı oldu.

Şu anda "Attosaniye" bilimi üzerine araştırma yapan pek çok grup var. Halihazırda yeni fikirlerden bir tanesi de “Zeptosaniye” (10-21 saniye) ölçeğinde lazer darbeleri üretmeye yönelik. Bilim insanları, "Attosaniye" darbelerinden çok daha hızlı olan bu darbeleri çekirdek içindeki proton gibi parçacıkların hareketini incelemek ve gözlemlemek için kullanmayı ön görüyorlar.

 

Kaynakça:  Attosaniye - Vikipedi (wikipedia.org)

1. ^ "attosecond". Memidex/WordNet Dictionary/Thesaurus. 7 Nisan 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Nisan 2011.
2. ^ Electron Motion Filmed, 28 Şubat 2008
3. ^ "Exploring "Attosecond" Time. Visualising an Attosecond... How short is an attosecond?". 11 Kasım 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Kasım 2007.
4. ^ 18 Ocak 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde [https://web.archive.org/web/20100118131714/http://www.wordinfo.info/words/index/info/view_unit/246 arşivlendi. atto- [A toh] (Danish or Norwegian: eighteen; a decimal prefix used in the international metric system for measurements)]. Wordinfo.info (2007-04-05). Erişim tarihi: 2011-01-23.
5. ^ Gaumnitz, Thomas; Jain, Arohi; Pertot, Yoann; Huppert, Martin; Jordan, Inga; Ardana-Lamas, Fernando; Wörner, Hans Jakob (30 Ekim 2017). "Streaking of 43-attosecond soft-X-ray pulses generated by a passively CEP-stable mid-infrared driver". Optics Express (İngilizce). 25 (22). ss. 27506-27518. doi:10.1364/OE.25.027506. ISSN 1094-4087.^{[ölü/kırık bağlantı]}
6. ^ Li, Jie; Ren, Xaoming; Yin, Yanchun; Zhao, Kun; Chew, Andrew; Cheng, Yan; Cunningham, Eric; Wang, Yang; Hu, Shuyuan; Wu, Yi; Chini, Michael; Chang, Zenghu (4 Ağustos 2017). "53-attosecond X-ray pulses reach the carbon K-edge". Nature Communications. 8 (1). doi:10.1038/s41467-017-00321-0.
7. ^ Watching Quantum Mechanics in Action: Researchers Create World Record Laser Pulse – 4 September 2012 – ScienceDaily 30 Mart 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. www.ScienceDaily.com. Retrieved on 2012-09-04.
8. ^ "Fastest view of molecular motion". BBC. 2006. 27 Nisan 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Mart 2019.
9. ^ Baker, S.; Robinson, J. S.; Haworth, C. A.; Teng, H.; Smith, R. A.; Chirila, C. C.; Lein, M.; Tisch, J. W. G.; Marangos, J. P. (2 Mart 2006). "Probing Proton Dynamics in Molecules on an Attosecond Time Scale". Science. 312 (5772). ss. 424-427. doi:10.1126/science.1123904. PMID 16513942.
10. ^ Merali, Zeeya (20 Temmuz 2005). "Electron timed hopping between atoms". New Scientist. 11 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2019.
11. Explained: Femtoseconds and attoseconds. Yayınlanma tarihi: 18 Temmuz 2012. Kaynak site: MIT News. Bağlantı: Explained: Femtoseconds and attoseconds
12. What is an attosecond? A physical chemist explains the tiny time scale behind Nobel Prize-winning research. Yayınlanma tarihi: 3 Ekim 2023. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: What is an attosecond? A physical chemist explains the tiny time scale behind Nobel Prize-winning research
13. How These Nobel-Winning Physicists Explored Tiny Glimpses of Time. Kaynak site: The Wire. Yayınlanma tarihi: 8 Ekim 2023. Bağlantı: How These Nobel-Winning Physicists Explored Tiny Glimpses of Time
14. ^ Föhlisch, A.; Feulner, P.; Hennies, F.; Fink, A.; Menzel, D.; Sanchez-Portal, D.; Echenique, P. M.; Wurth, W. (21 Temmuz 2005). "Direct observation of electron dynamics in the attosecond
15. domain". Nature. 436 (7049). ss. 373-376. doi:10.1038/nature03833.
16. Fizik Nobel Ödülünün Arkasındaki Zaman Ölçeği Attosaniye Nedir? (matematiksel.org)
17. https://www.youtube.com/watch?v=_J78SeTk7LQ&ysclid=lppe9rtalt605230310 
18. Nobel Ödülü - Vikipedi (wikipedia.org)