Nötr Fermiyon Olabilir mi?

Notr Fermiyon Olabilir mi
Notr Fermiyon Olabilir mi

Nötr Fermiyon Olabilir mi?: MÖ 1300 yıllarına kadar uzanan Çin’de olabilecek hava olaylarını anlatan bir nevi kehanet denilen ve günümüze kadar gelen kavramları Yin ve Yang olarak bilinmektedir. Bu kavramlar bir nevi kozmik uyumu da çağrıştırmaktadır. Bu uyumundan ilk bahsedilme de MÖ 6.yüzyıl şiir koleksiyonunu derleyen Konfüçyüs tarafından olmuştur. Şiir koleksiyonun adı Shih Ching’dir. Çince “dişi” veya “ay” anlamına gelen Yin, karanlığı, kadınlığı, pasifliği ve dünyayı temsil ederken Yang (“güneş” veya “erkek”) ışığı, erkekliği, etkinliği ve cenneti temsil etmektedir. Yin ve Yang dengesinin bir birey, toplum ve tüm evren içindeki sağlığı ve düzeni etkilediği de ayrıca düşünüle gelmiştir. Bizim Fizikte sizlere aktaracağımız, madde içinde bir nevi dengeyi sağlayan iletkenler ve yalıtkanlar arasında da bir denge olabildiği ve bunun sürekli olarak devam ettiğinin tespitidir. Bu tabii ki de yeni bir tespit değildir. Keşfedildiği düşünülen parçacık nötr fermiyon. Yani balığımızda da belirttiğimiz üzere sorumuz “Nötr Fermiyon Olabilir mi?”.

İlgili malzeme özellikleri kesinlikle elektronlarının hareketliliği tarafından belirlenmektedir. Metaller elektronları serbestçe iletirken yalıtkanlar onları yerinde tutar.

ABD’deki Princeton Üniversitesi’nden fizikçiler, bir yalıtım bileşiğinin içinde zıplayan metallerin kuantum tuhaflığını bulduklarını ancak daha derinlemesine bir çalışma içinde olmaları gerektiğini ifade ettiler.

Ancak cezbedici bir olasılıkla, daha önce görülmemiş bir parçacığın iş başında olmasında yatmaktadır. Yani bir nevi elektronun nötr bir davranış gösterebileceği bir durumdan bahsedilmektedir. Buna kısa yolla şimdilik “nötr fermiyon” denilmekte. Bu tespitin çalışmaları devam ederken bu buluş tam anlamıyla fizikçiler arasında sürpriz olmuş.

Tespitin merkezinde kuantum salınımı bulunmakta ve bu salınım da belirli deneysel koşullar sağlandığında serbest olarak harekette bulunan parçacıkların ileri geri harmonik hareket yapmasını da içermektedir.

Daha da derinlemesine ifade edersek salınımlar ya da bu harmonik hareketler, kuantum davranışlarının görülebildiği sıcaklık değerlerinde manyetik alanın uygulanması durumlarında ortaya çıkmakta.

Atomların Enerji Düzeyleri

Şimdi biraz da Landau Seviyelerinden bahsedelim. Nedir bu Landau seviyeleri? Manyetik alanın yukarı ve aşağı hareket ettirilmesi, bağlanmamış yüklü parçacıklar ki bunlar elektronlar olabilir,  Landau seviyeleri olarak adlandırılan enerji bantları arasında hareket edeceklerdir. Yapılan bu tip işlemlerde atomların dizilişlerini metalik olanlarda incelemek mümkün olabilecektir.

Dikkatimizi şimdi yalıtkanlar üzerine çevirdiğimizde yalıtkanların elektronlarının sabit olduğunu ve yapabilecekleri kuantum salınımlarına sahip olamamalıydılar. En azından bu teoride böyle olmalıydı.

Bilim insanları manyetik bir alanla etkileşim içerisinde olan bir yalıtkan da ise garip şeyler gördü. Bu yalıtkan yarı metal olan tungsten ditelluride idi. Bu yarı metalde ise Kuantum salınımları görülüyordu.

Valla Sayın Meslektaşlarım yazarken sanki film senaryosu oluşturuyorum diye düşünüyorum. Ancak tabii ki  de amacım sizlere en günceli yakalayıp aktarabilmek. Senaryoyu birbirinden kıymetli bilim insanları çalışmaları doğrultusunda zaten oluşturuyorlar. Aslında doğa kanunlarını bir keşfediyorlar.

Tespit edilen bu enteresan duruma aslında bilim insanlarının bir cevapları bulunuyordu. Hareketli parçacıkların yalıtkan bir maddeyi iletken yapmaları aslında mümkün değildi. Çünkü bu madde bir yalıtkandı. Ortada bir paradoks bulunuyordu. O halde ortada kuantum salınımı ortaya çıkmalıydı. En mantıklı olanı da buydu.

Parçacık Fiziği nin Standart Modeli

Fizikçi Pengjie Wang, eldeki verilerin teorilerle çeliştiğini belirtiyor. Oluşan bu kuantum salınımı ancak yüklü değil nötr fermiyonlarla olabilirdi. Bunun nedeni de elimizdeki bilgilerde nötr fermiyonlar olmamasında yatmaktadır. Standart modelde bu mümkün değildi.

Tanım gereği, fermiyonlar Fermi-Dirac İstatistiğine uyan parçacıklardır. Fermi-Dirac istatistiğinde bir tanesi iki fermiyonla yer değiştirdiğinde dalga denklemi işaret değiştirir. Dalga denkleminin gösterdiği bu karşı simetrik özellik fermiyonun Pauli Dışlama prensibine uyar: iki fermiyon aynı anda aynı kuantum haline sahip olamaz.

Fermiyonun, kuantum halindeki bu katılığı veya direngenliği, onu maddeyi oluşturan olarak kabul edilmesine sebep olurken, bosonlar etkileşimi ileten parçacıklar kuvvet taşıyıcılar ya da radyasyonu oluşturan parçacıklar olarak kabul edilmesini getirir.

Evet toparlarsak nötr bir parçacık aynı zamanda kendi anti parçacığı olduğundan bu tespit edilenler fermiyonlarda olmamalı idi. Bozonlarda olabilirdi.

Artık parçacık fiziği dünyası bir nevi kapılarını tekrardan yeni parçacıklara açıyor muydu acaba? Araştırmalar devam ederken bu seferde araştırmacılar yeni tip bir haberini vermeye hazırlanıyorlardı. Evet sıkı durun bu bir kuantum tipi hibrit bir parçacık olabilirdi. Daha çok nötr bir yarı parçacık. Bu keşfin hayal edilebilmesi ve somutlaştırılması için de hayal dünyamızı çalıştırmamız gerekiyor. Bir nevi parçacık fiziği ni müzik parçası olarak düşünebiliriz.

Artık çok daha önceleri keşfedilen kuarklar ve elektronlar gibi temel parçacıklar olarak tanımlanmaktadır. Bu temel parçacıklardan protonları üçlü bir rock grubuna ve birçoğu da bir araya gelerek yani koca bir senfoni orkestrasına benzetebiliriz. Bu yeni keşfedilen parçacığa bir nevi her ortamda bulanabilmesinden dolayı bir kuantize parçacık denilebilirdi.

Kuantum mekaniği zaten adından da anlaşılacağı üzere tuhaf bir şeydir.

Bazı elektron kuantize parçacıkları, spini gibi elektronun bazı bitlerini taşıyabilecekken yükünü taşımayacaktır.

Etkin bir şekilde de kendisinin nötr bir versiyonunu sahip olabilecektir.

Araştırmaların neticesinde tam olarak hangi parçacık çeşidinin bulunduğu tam olarak çözülemedi. Buradan hareketle keşfedilen parçacığın teoride de oturması gerektiği sonucu ortaya çıkmaktadır.

Fizikçi Wu, tespitlerimiz bizi yanıltmıyorsa temelde yeni bir kuantum madde biçimi gördüklerini ifade ediyorlar.

Tekrardan aynı soruları fizikçiler kendilerine soruyorlar ve aynı zamanda ekliyorlar “kuantum hesaplama ile çalışacak makineler için oldukça umutlandırıcı bir gelişme bu.”

Nature Dergisi ve Sciencealert’ten derlenmiştir.

 

 

    İlk yorum yapan olun

    Bir Cevap Yazın