Kuantum Dalgası Olarak Görülen En büyük Cisim Rekoru Kırıldı

Kuantum fiziği parçacıkları dalgalar cinsinden tanımlar; bu da ölçülmeden önce tüm maddenin aynı anda birçok olası durumun oluşturduğu bir karmaşa içinde var olduğu – süperpozisyon olarak bilinen bir halde – anlamına gelir.

Bu durum en çok elektronlar ve fotonlar gibi atom altı ölçekte belirgin olsa da atomlardan insanlara, tüm galaksilere ve ötesine kadar her şey süperpozisyon halinde var olur. En azından teoride. Bunu giderek daha büyük ölçeklerde gözlemlemek zordur (hatta muhtemelen imkânsızdır).

Yeni bir çalışmada, Avusturya’daki Viyana Üniversitesi ve Almanya’daki Duisburg-Essen Üniversitesi’nden araştırmacılar, süperpozisyon halinde gözlemlenen en büyük nesnelerden birini rapor etti. Parçacığın çapı yaklaşık 8 nanometre olarak ölçüldü ve 170.000’den fazla atomik kütle birimiyle birçok proteinden daha ağırdı.

Deneyleri, her biri binlerce atomdan oluşan sodyum nanoparçacıklarının, nispeten devasa boyutlarına rağmen kuantum mekaniğinin kurallarını izlediğini gösteriyor.

“Sezgisel olarak, bu kadar büyük bir metal kütlesinin klasik bir parçacık gibi davranması beklenir,” diyor baş yazar Sebastian Pedalino, Viyana Üniversitesi’nde lisansüstü öğrencisi.

“Buna rağmen girişim (interferans) göstermesi, kuantum mekaniğinin bu ölçekte bile geçerli olduğunu ve alternatif modellere ihtiyaç duymadığını ortaya koyuyor.”

Araştırmacılar aşırı soğutulmuş parçacıkları, ultraviyole lazerler tarafından oluşturulan bir dizi kırınım ızgarası içeren bir interferometreden geçirdi.

İlk ızgara parçacıkları küçük boşluklardan yönlendirdikten sonra, parçacıklar 10 ile 22 katrilyonda biri metre arasında ölçülen dalgalar halinde ilerledi. Bu durum, onları cihaz içindeki olası yolların bir süperpozisyonuna soktu ve araştırmacılar bunu hattın sonundaki başka bir ızgara ile tespit edebildi.

Bu bulgu, yolculuklarının gözlemlenmeyen kısmı sırasında parçacıkların konumlarının sabit olmadığını gösteriyor. Parçacıklar, herhangi bir tekil parçacığın boyutundan birçok kat daha büyük bir “yerinden yayılma” (delokalizasyon) etkisi sergiledi.

Daha büyük ölçeklerde madde genellikle bireysel süperpozisyonların ayırt edilemeyeceği kadar karmaşık hale gelir ve çevreyle fazlasıyla etkileşir. Kuantum dekoheransı olarak bilinen bu süreç, süperpozisyondan tanımlanabilir bir konuma çöküşü ifade eder ve makroskopik sistemlerde kuantum mekaniğini neden gözlemlemediğimizi açıklayabilir.

Yine de kuantum mekaniği için tanımlanmış bir boyut sınırı yoktur ve bu yeni çalışmanın gösterdiği gibi, ondan düşündüğümüz kadar uzak olmayabiliriz.

Önceki araştırmaların da öne sürdüğü gibi, belki de kuantum süperpozisyonunun temsil ettiği farklı olasılıkların hepsi eşit derecede geçerlidir — ve tek bir gerçekliğe çöküş yerine, olasılıkların çoklu evrenini oluşturacak şekilde dallanıyor olabilirler.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.