Bose Einstein Yoğunlaşması

Bose Einstein Yoğunlaşması
Bose Einstein Yoğunlaşması

Bose-Einstein Yoğunlaşması na maddenin beşinci hali denmektedir. Maddenin diğer halleri olarak katı, sıvı, gaz ve plazmayı bilmekteyiz. Tüm maddeler de olduğu gibi, maddenin beşinci hali de nötron, elektron ve protondan oluşan atomları içermektedir. Washington Eyalet Üniversitesi araştırmacılarına göre de atomlar, bir madde durumunun yapı taşları haline gelen molekülleri oluşturmak için birleşmektedir. Live Science web sitesine göre de kimyasal enerji adı verilen bir tür potansiyel enerjinin hem atomları hem de molekülleri bir arada tuttuğunu bilgisini sizlerle paylaşmak istiyorum. Ancak maddenin her halindeki moleküller benzer şekilde davranmamaktadır. Moleküller katılarda daha sıkı bir şekilde durmaktayken, sıvılar da daha gevşek,  gazlarda ise en gevşek haliyle bulunmaktadır.

Bunların yanında plazma, Dünya’daki maddenin en yaygın hali olmasa da evrendeki en yaygın madde durumunu oluşturmaktadır.

Maddenin beşinci hali üzerinde açıklarımıza başlayabiliriz. Buraya kadar temel düzeyde bilgileri sizlerle paylaştık.

Bose-Einstein Yoğunlaşmasının Çıkış Noktası Nedir?

Bose-Einstein Yoğunlaşması Maddenin beşinci hali olarak adlandırılmaktadır.

Bozon parçacıkları neredeyse mutlak sıfıra veya yaklaşık -273,15 santigrat dereceye ya da -460 derece Fahrenheit’e dercesine soğutulduğunda oluşmaktadır.

Bu kadar düşük sıcaklıklarda parçacıklar hareket edebilecek enerjiye sahip olmadıklarından parçacıkların kendilerine ait olan kuantum özellikleri diğerleri ile girişim yapabilmelerine sebep olmaktadır. Yani bir anlamda ışıktaki girişim konusuna benzer bir durum söz konusu olabilmektedir.

Baka bir ifadeyle parçacıklar arasında hiçbir enerji farkı olmadığından aynı kimliği paylaşmaya başlarlar. Yani kuantum durumları birbirleri arasında girişim oluşturmuştur.

Bu girişim durumu parçacıkları etkin bir şekilde kendi kuralları dahilinde işleyen tek bir süper parçacık bulutu haline getirmiştir.

Bilim insanlarının araştırma konularından biri, 20. yüzyılın ilk yıllarında Hintli fizikçi ve matematikçi Satyendra Nath Bose’un, ışık ve sıcaklık arasındaki ilişki hakkındaki istatistikleri ile yeniden kuantum teorisinin yorumlanması olmaktadır.

Hintli Fizikçi Bose, fikrini Einstein’la tartıştığında ve beraberce kontrol ettiklerinde artık bu yeni Bose-Einstein istatistiği haline geliyordu.

Bu yeni istatistik, matematikte önemli bir rol oynayacaktı.

Parçacıkların girişim yaparak süper parçacık bulutu oluştururken aynı zamanda birbirlerinin de tanımlanmasına yardımcı oluyordu.

Bose’un adını taşıyan bozon denen parçacıklar, parçacık fiziğinin standart modelinin fotonları, gluonları ve diğer kuvvet taşıyan üyelerini içermektedir. Yani parçacık fiziği ilk adımlarını Bose ile atmaya başlıyor denilebilirdi.

Einstein, Bose’un ışık dalgalarını ve atomları tanımlamak için bulduğu istatistikleri genişletmiştir. Düşük sıcaklıklarda, ayrı ayrı bozon gruplarının kuantum durumlarını paylaşabileceği tahminine yol açmış oluyordu.

Maddenin Beşinci Hali Nihayet 1995’te Gözlemlendi

Maddenin bu beşinci halinin nihayet gözlemlendiği tarih 1995 yılına kadar mümkün olamamıştı.

Ortaklaşa bir çalışmayla Astrofizik Enstitüsü (JILA) araştırmacıları Eric Cornell, Wolfgang Ketterle ve Carl Weiman, bir rubidyum-87 atom kümesinin mutlak sıfıra yakın birkaç dereceye kadar soğutmak için bir lazer ve mıknatısları kullandılar.

Live Science bilim haberlerine göre bilim insanlarının çok düşük sıcaklıklarda moleküler hareketlerin durma noktasına geldiğini gözlemlediklerini, her atomdan neredeyse hiç kinetik enerji aktarılmadığını gözlemlediklerini ve bir araya gelerek bir süper atom oluşturduklarını bildirdiler.

Cornell, Ketterle ve Weiman yaptıkları bu çalışmaları ile 2001 yılında da Nobel Fizik Ödülü‘nü paylaştılar.

Bose-Einstein Yoğunlaşması, kuantum mekaniğini makroskobik düzeyde incelemek için kullanılır.

Aynı zamanda bu yoğunlaşma bilim adamlarının parçacık-dalga paradoksunu araştırmasına da olanak tanımaktadır. Ayrıca kara deliklerde bulunabilecek koşulları simüle etmek için de kullanılmaktadır.

New Scientist haberine göre, bilim insanları 2018 yılında Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki (ISS) Soğuk Atom Laboratuvarı’nda Bose-Einstein yoğunlaşmasını da oluşturduklarını bildirmişlerdir.

Uluslararası Uzay İstasyonunda Maddenin Beşinci Durumu

Evrendeki en soğuk yerlerden biri olan Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) bulunan bir cihazda, EGZOTİK beşinci tip bir madde oluşturuldu. Bose-Einstein Yoğunlaşması (BEC) olarak bilinen maddenin beşinci halini araştırmak için 2018 yılında Soğuk Atom Laboratuvarı Uluslararası Uzay İstasyonundan fırlatıldı.

Bu çanta büyüklüğündeki cihaz ile bir vakum odasında rubidyum ve potasyum atomlarını hareketlerini yavaşlatmak için lazer ışığı kullanmıştır.

-273 ° C’de neredeyse mutlak sıfıra soğutulan ve bir BEC Manyetik alanlar içermekte olan atom bulutlarını içermektedir.

Daha önce de belirtiğimiz üzere bu soğuk madde ilk olarak 1920’lerin başında Albert Einstein ve Satyendra Nath Bose tarafından katıları, sıvıları, gazları ve plazmayı takiben maddenin beşinci hali olarak teorileştirilmişti.

Artık tek tek atomlar ve parçacıklar olarak davranmayan, daha ziyade tek bir kuantum halindeki bir varlık olan aşırı soğutulmuş bir gazdan oluşmaktaydı.

Almanya’daki Leibniz Üniversitesi Hannover’den Maike Lachmann, “bu durumun oldukça dikkat çekici olduğu ve bilim insanlarına makroskobik boyutlu bir kuantum mekanik nesne vereceğini ifade etmektedir. BEC’ler, 1995’ten beri Dünya üzerinde yapılan çeşitli deneylerde üretilmiştir. Ancak yerçekimi bu bulutumsu yapıyı bir saniyede çökerten yerçekimi tarafından engellenmektedir.

ISS’nin mikro yerçekimi ortamı, onları birkaç saniye boyunca sabit tutarak daha ayrıntılı çalışılmalarına olanak tanımaktadır.

NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı’ndan Robert Thompson ve meslektaşları, CAL (Soğuk Atom Laboratuvarı) ‘ ı uzaktan çalıştırmışlardır ve ilk sonuçların da aynı zamanda  yayınladılar. Çoğunlukla makinenin uzaktan çalıştığını gösteren bir deney olsa da bu deney bir gün nelerin mümkün olabileceğine dair araştırmacılara göz kamaştırıcı ipuçları vermiştir.

Thompson, “Daha çok teknolojik bir başarı,” diyor. “Ancak gelecekte, geniş bir bilim yelpazesini mümkün kılacak.”

İlk sonuçlar, BEC’lerin yörüngede farklı davrandığını göstermektedir. Ekip, atomların yaklaşık yarısının BEC’nin ana gövdesi etrafında hale benzeri bir bulut oluşturduğunu keşfetti.

Yerde, bu atomlar yerçekimine bağlı olarak düşebilmekte, ancak ISS’deki mikro yerçekiminde bulut askıda kalabilmektir.

Yakın gelecekte, araştırmacılar deneyi atomların kuantum seviyesinde çarpışmasını izlemek için kullanmayı ummaktadırlar.

Ayrıca atomların hareketindeki bozuklukları izleyerek yerçekimi dalgaları adı verilen uzay-zamanda dalgalanmaları da araştırmak istiyorlar.

Daha ileriye bakıldığında da bu deneyle, belirli bir yerçekimi alanındaki tüm kütlelerin aynı şekilde hızlandığını söyleyen Einstein’ın eşdeğerlik ilkesi gibi fikirleri de ele alabilir.

Mikro yerçekiminde yapılan testler, ilkenin herhangi bir ihlali olup olmadığını ortaya çıkarabilir.

Thompson, “Einstein’a karşı bahis oynamak genellikle akıllıca değildir de demektedir.

New Scientist ve Science Alert’en derlenmiştir.

https://www.newscientist.com/article/mg24632862-300-exotic-fifth-state-of-matter-made-on-the-international-space-station/

 

 



İlk yorum yapan olun

Bir Cevap Yazın