Işığın Hızı ve Bose-Einstein Yoğunlaşması
Işığın vakumdaki hızı, evrenin mutlak hız sınırı olarak kabul edilmektedir. Albert Einstein’ın teorilerine göre, hiçbir nesne saniyede 299.792 kilometreden daha hızlı hareket edemez ve bu hızı aşmak için sonsuz miktarda enerji gerekmektedir. Ancak belirli şartlar altında ışıktan daha hızlı hareket etmek mümkün olabilmektedir. Örneğin, ışık suda saniyede 225.000 kilometreye kadar yavaşlar. Bu hız, hala oldukça etkileyici olsa da, nükleer reaktörlerde olduğu gibi diğer parçacıklar tarafından aşılabilir ve bu olgu Çerenkov ışığı olarak adlandırılır. Bununla birlikte, saniyede 225.000 kilometre, ışığın şimdiye kadar ulaştığı en yavaş hızdan çok daha uzaktadır.
1998 yılında bilim insanları, ışığı inanılmaz bir şekilde saniyede sadece 17 metreye, yani saatte 61,2 kilometreye kadar yavaşlatmayı başardılar. Aslında bu deneyin amacı, ışığı yavaşlatmak değil, Albert Einstein tarafından teorik fizikçi Satyendra Nath Bose’nin çalışmalarına dayanarak önerilen bir madde hali olan Bose-Einstein Yoğunlaşması (BEC)nı incelemekti. Bozonlardan oluşan bir gaz, mutlak sıfıra yaklaşan sıcaklıklara soğutulduğunda, genellikle tek bir atom gibi davranan bir kuantum cismi oluşturur. Bu durum, bilimsel bir makalede “Bir BEC’nin dalga fonksiyonu, makroskobik bir kuantum nesnesinin temel durumuna karşılık gelir” şeklinde açıklanmaktadır. Makalede, “Başka bir deyişle, bir BEC’deki atom topluluğu tek bir kuantum varlığı gibi davranır.” ifadesiyle bu olgu daha da netleştirilmektedir.
Gerçek dünyada ilk kez 1995 yılında yaratılan bu tuhaf madde, kuantum davranışına makroskobik bir bakış açısı sunmaktadır. Sıfır viskozite gibi birçok ilginç özelliğe sahip olan bu madde, bu nedenle detaylı bir biçimde incelenmektedir. 1998 yılında Rowland Bilim Enstitüsü’ndeki bilim insanları, vakum odasında sodyum atomlarını aşırı soğutarak bir BEC yaratmayı başardılar. İlk olarak, sodyuma lazer ışınları yönlendirilerek fotonları emerken parçacıkları yavaşlattılar. Ardından, bu yavaşlayan parçacıklar, atomların geldikleri yöne doğru geri itildiği başka bir lazer dizisine yerleştirildi. Böylelikle güçlü bir manyetik alan tarafından yerinde tutulan atom bulutu daha da yavaşlatıldı ve soğutuldu.
Ekip, bu yavaşlamanın ve yoğunlaşma bulutunun oluşmasının ardından, kuantum girişimini ayarlamak için genişliği boyunca bir lazere maruz bırakırken, uzunluğu boyunca ikinci bir lazer ateşlediler. Bu özel koşullar altında, ışık önemli ölçüde yavaşlatıldı. Ekip, deneyleri hakkında “Başlangıçta neredeyse saf bir Bose-Einstein yoğuşması olarak hazırlanan bir atom bulutunda (yoğuşma oranı ≥ %90) darbe yayılımı için 17 [metre/saniye] ışık hızı elde ettik” ifadesini kullandı ve devam etti: “Bulutun darbe yayılımı sırasında ve sonrasında bir yoğuşma olarak kalıp kalmayacağı bu Mektubun kapsamı dışında kalan bir konudur.” Ekip, elde ettikleri sonuçlardan tatmin olsalar da daha iyisini yapabileceklerini fark ettiler.
Hau Lab web sitesinde ekip, “Kısa bir süre sonra, BEC için geçiş sıcaklığının hemen üzerindeki bir sıcaklığa soğutulmuş bir atom bulutunda bir ışık darbesini tamamen durdurmayı başardık” açıklamasında bulundu. Ayrıca, “Işık darbesi yavaşlatıldığında, sıkıştırıldığında ve atomik numune içinde tutulduğunda, kontrol lazer alanını aniden kapatıyoruz ve daha sonra tekrar açıyoruz. Kontrol lazeri tekrar açıldığında, ışık darbesi yeniden üretiliyor: Işık darbesini durdurabilir ve kontrol edilebilir şekilde yeniden üretebiliriz.” şeklinde eklediler. Bu deneyin sonuçları, Nature dergisinde yayınlanmıştır.
Be the first to comment