Kuasi Parçacıkların Dinamikleri

bir elektronun iyon kafesi ile etkileşimi
bir elektronun iyon kafesi ile etkileşimi

Kuasi Parçacıkların Dinamikleri: Ultra soğuk atomların kuasi-parçacık dinamiklerinin doğrudan gözlemlenmesine izin verdiğine dair bir çalışmayı sizlerle paylaşmak istiyoruz. Kuasi parçacığın nasıl oluştuğuna dair teoriler 80 yıldan fazla bir süredir keşfedilen parçacıklar olmasına rağmen doğrudan gözlemleri deneysel zorluklar nedeniyle bu zamana kadar olamamıştı. Danimarka Aarhus Üniversitesi, Karmaşık Kuantum Sistemleri Merkezi’ndeki bir araştırma ekibi, son zamanlarda ultra soğuk atomlarda Kuasi Parçacıkların Dinamikleri ni ve oluşumunu inceleyerek bu zorlukların üstesinden gelebildiler.

Sovyet fizikçi Lev Landau, 1930’larda birçok gerçek parçacık arasındaki karmaşık bir etkileşimden kaynaklı olarak ortaya çıkan fenomenler ile kuasi parçacık teorisini geliştirdi. Süper iletkenlikten elektronik cihazlarda taşıma işlemlerine kadar pek çok pratik uygulamada hala rutin olarak kullanılan bu teori, bir elektronun bir katı boyunca hareketini ele almakta ve elektronun (kuantum safsızlığı) bir katı içinde bir kuasi parçacık oluşumunu nasıl tetiklediğini açıklamaktadır.

Elektronun bir katı içinden geçerken bir kristal kafesi deforme etmesi
Elektronun bir katı içinden geçerken bir kristal kafesi deforme etmesi

Katı sistemlerin yüksek yoğunlukları ve kısa zaman aralıklarında ölçümleme zorlukları nedeniyle deneylerde bu tür yarı parçacıkların davranışını doğrudan incelenememektedir.

Aarhus ve ekibi analog sistem üzerinde çalışarak Bose-Einstein yoğunlaşmasında (BEC) Polaron olarak adlandırılan bir kuasiparçacık kullandılar. Polaron ultra soğuk atomların seyreltik bir gaz formunda birçok cismin kuantum dinamiklerini incelemek için bozulmamış kontrollü bir ortam sunmaktadır.

Aarhus’ta bir doktora öğrencisi olan yazar Magnus Skou, “Kuasi parçacıkları incelemek son derece ilginç, çünkü bunlar çok sayıda parçacık ve bu parçacıkların uyarılmalarından oluşuyor olabilir” demekte.

“Bose polaron, organik yarı iletkenler ve süper iletkenler gibi egzotik teknolojileri anlamamıza yardımcı olma konusunda büyük bir potansiyele sahip olmasına rağmen, bu kadar zorlu bir yarı parçacık için mükemmel bir örnek. Bu bize, aşırı soğuk bir atom bulutundaki polaronu incelememize ve özellikle onun kademeli oluşumunu gözlemleyip gözlemleyemeyeceğimizi görmemize ilham verdi. ”

Bose Polaronu Oluşturmak

Araştırma ekibi safsızlığı bir elektronla değil, BEC’deki yalnızca birkaç atomun kuantum durumunu değiştirerek oluşturdu. Sistemin teorik modellemesi yoluyla, biliminsanları safsızlığın durumunu tanımlamak için üç farklı dinamik rejim belirlediler. Grup, yoğuşma suyundaki atomların etkileşim kuvvetini ayarlayarak ve deneyi farklı süreler için geliştirerek, bu rejimlerin her birini deneysel olarak araştırdı. Skou ve ekip arkadaşı Kristian Nielsen’in Twitter’da yayınlanan bir video ile de anlattıkları deneyleri, polaronun safsızlığını oluşturmak için aşamalı olarak nasıl evrim geçirdiğini de gösterdi.

Skou, deneylerinin, yarı parçacıklar arasındaki etkileşimleri daha iyi anlamak için umut verici yollar sunduğunu tahmin ediyor. “Artık polaronları daha iyi anladığımıza göre,” diyor, “birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini de incelemek ilginç olacak diye de ekliyor.

Bu karmaşık etkileşimlerin, bipolaron olarak bilinen tamamen yeni bir yarı parçacık oluşumunu mümkün kıldığı yakın zamanda tahmin edilmişti.

Bu yarı parçacık henüz ultra soğuk bir atom gazında gözlemlenmedi, ancak şimdi deneyimizin nihayet görülmesine izin verebileceğine inanıyoruz şeklinde de açıklamada bulundu.

Araştırma Nature Physics‘ten derlenmiştir.

 

    İlk yorum yapan olun

    Bir Cevap Yazın