İmkansız denilen, bir sefer daha gerçek oldu

Bilim insanları atomların dalga benzeri davranışlar sergileyebileceğini göstererek, buna deneylerin imkansız olduğu istikametindeki uzun müddettir devam eden varsayımları çürüttü. Böylelikle kuantum fiziğinde yeni olasılıkların da önünü açmış oldular.

Yapılan deney, klasik bir kuantum olgusu olan parçacık kırınımının yeniden yaratılması için atomları ve bir atom kalınlığındaki grafen katmanını kullanıyor. Birkaç on yıl önce, 1927’de fizikçi George Paget Thomson‘ın elektronların bir kristal kafesten geçirildiğinde dalgalar bir kırınım deseni ürettiğini ortaya koymasıyla başlayan öykünün en yeni kısmı olan bu araştırma, son derece hassas kütle çekim dalgası dedektörleri de dahil olmak üzere ihtilal niteliğindeki teknolojilerin önünü açabilir.

Thomson, keşfinin akabinde Nobel Mükafatını kazandı ve benzer vakitte elektron mikroskobui ilerlemelere de ön ayak oldu. Yaklaşık bir asırdır bilim insanları atomlarla imkansız bir deneyde bu kırınım tesirini tekrarlamaya çalıştılar. Lakin klâsik sistemler, nispeten büyük boşluklara sahip özel olarak tasarlanmış kafesler gerektiriyordu ve bu da ortaya çıkan desenlerin hassasiyetini sonlandırıyordu.

Kısacası, işlem için gerekli olan yüksek güçlü atomların kristale zarar vereceği tahmin edildiği için atomlar için kristal ızgara kullanmak imkansız olarak görülüyordu. Lakin, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki araştırmacılar, imkansız olarak görünen bu süreci gerçekleştirmeyi başardılar.

Yüksek güçlü helyum ve hidrojen atomlarını, tek bir karbon atomu katmanı olarak tanımlanabilecek bir grafen katmanına yönelten araştırmacılar, şaşırtan bir şekilde, 100 saatlik maruziyetten sonra grafende hiçbir hasar olmadığını ve bariz bir dairesel kırınım deseni olduğunu gözlemledi. Bu deney, bir kristal kafes aracılığıyla atomik kırınımın ilk başarılı gösterimi oldu.

Görünüşe göre bu deneyin muvaffakiyetinin sırrı, atomların enerji dinamiklerini temel alıyor. Atomlar, grafen atomlarıyla fark edilmeden enerji alışverişinde bulunarak kuantum dalga özelliklerini korudu. Cambridge Üniversitesi’nden Bill Allison bu olguyu açıklamak için verdiği örnekte, bunun kalabalık bir odada sessizce bir kapıyı açıp kapatmaki olduğunu söylüyor: “Hangi kapının kullanıldığını kimse bilmiyor ve dalga gibi davranış korunuyor.”

Bu keşfin çok geniş bir alanda tesirleri olabilir. Bu sayede, inanılmaz hassasiyete sahip atomik interferometrelerin geliştirilmesi ve potansiyel olarak mevcut teknolojinin kapasitesinin ötesinde kütle çekim dalgalarını tespit edebilmesi mümkün olabilir. Bilim insanları, atomik kırınımın potansiyel uygulamaları konusunda epey iyimserler ve deneyin kuantum araştırmalarında büyük bir sıçrama olduğunu söylüyorlar.

Bu muvaffakiyet, kuantum mekaniğinde nelerin mümkün olduğunu yeniden tanımlamakla kalmıyor, aynı vakitte bilimin daima gelişen tabiatını da vurguluyor. Çünkü bir defa daha, bir vakitler imkansız görülen bir şey, geleceği şekillendirebilecek bir şekilde gerçeğe dönüştürüldü…