58 Yıllık Teori, Yanlışlıkla Kanıtlandı

Araştırmacılar, 58 yıllık bir teoriyi, bozulan laboratuvar ekipmanı sayesinde yanlışlıkla kanıtladılar.

58 Yıllık Teori Yanlışlıkla Kanıtlandı

Bir grup bilim adamı, bir laboratuvar testi sayesinde yaklaşık 60 yaşındaki bir teorinin doğruluğunu, bozulan ekipmanları sayesinde yanlışlıkla kanıtladı.

Lazer spektroskopisine yaptığı katkılardan ötürü Nobel Ödülü'nü kazanan Hollandalı-Amerikalı fizikçi Nicolaas Bloembergen, daha önce 1961'de tek bir atomun çekirdeğini elektrik alanlarıyla kontrol etmenin mümkün olduğunu tahmin ediyordu. Ancak bu fikri hiçbir zaman deneysel olarak kanıtlanmadığı gibi, bugüne kadar büyük ölçüde unutuldu. 59 sene sonra, şimdi ise Avustralya'daki Yeni Güney Galler Üniversitesi (USNW, Sydney), bu gizemi açıklığa kavuşturdu.

Sydney'de kuantum bilişim okuyan araştırmacı Serwan Asaad, "asıl amacımız, kuantum dünyası ile klasik dünya arasındaki nükleer dönüşün kaotik davranışı ile belirlenen sınırı keşfetmekti. Bu tamamen meraktan kaynaklanan bir proje idi," dedi.

Asaad ve meslektaşları, nükleer manyetik rezonanslı bir silikon tabaka üzerinde imal edilen bir metaloid element olan tek bir antimon atomunu araştırmaya başladılar. Bunu yapmak için ekip, cihazı güçlü bir manyetik alana yerleştirmek zorunda kaldı. Süper iletken bir mıknatısa elektrik akımı uygulayarak manyetik alanı oluşturan ekip, bu gücü özel bir anten kullanarak atomun çekirdeğine yönlendirdi.

Aynı bölümde çalışan araştırmacılardan Vincent Mourik "bir kez denemeye başladığımızda, bir şeyin yanlış olduğunu fark ettik. Çekirdek çok garip davrandı, belirli frekanslara cevap vermeyi reddetti, ancak başkalarına güçlü bir tepki gösterdi," dedi.

Araştırmacılar, manyetik alanın gücünü arttırarak anteni yanlışlıkla yok ettiklerini fark ettiler. "Olan şey şu ki, atom çekirdeğini kontrol etmek için yüksek frekanslı bir manyetik alan oluşturmak üzere optimize edilmiş bir antimon atomu ve özel bir anten içeren bir cihaz ürettik. Deneyimiz bu manyetik alanın oldukça güçlü olmasını gerektiriyor, bu yüzden antene çok fazla güç verdik ve onu havaya uçurduk!"

Anten kapalıyken, iletilen her şey bir elektrik alanından ibaretti. Araştırmacılar, antimon çekirdeğinde nükleer manyetik rezonans indüklememiş olabilirler, ancak bunun yerine Bloembergen'in teorisini kanıtlamak için sadece bir elektrik alanıyla etkileşime girmeyi başardılar. "Başarısız" denemenin sonuçları Nature dergisindeki araştırma makalesinde yayınlandı.

USNW Sydney'den kuantum fiziği profesörü Andrea Morello, "Hayatımın 20 yılı boyunca spin rezonansı üzerinde çalıştım, ama dürüst olmak gerekirse, bu nükleer elektrik rezonans fikrini hiç duymamıştım," dedi ve şöyle devam etti:

"Bu etkiyi tamamen bir kaza sonucunda 'yeniden keşfettik' - bunu aramak benim hiç aklımdan geçmemişti. Nükleer elektrik rezonansı alanının tamamı, yarım yüzyıldan fazla bir süre boyunca neredeyse hareketsizdi, ilk denemeler bunun çok zor olduğunu göstermişti."

Morello'ya göre elektrik alanı, çekirdeği ile "elektrik dörtlü momenti" ile etkileşimde bulunuyor. "Normalde atom çekirdeğini bir yük küresi olarak düşünürsünüz, ama bu sadece tahmindir. Gerçekte, nükleer yük biraz daha patatese benzer şeklindedir. Böylece elektrik alanı, 'patates'i belirli bir eksen boyunca yeniden yönlendirmek için kullanılabilir." Başka bir deyişle, araştırmacılar elektrik alanı uygulayarak dönüş yönünü değiştirmeyi başardılar.

Keşif çok dar bir alanda gibi görünse de, kuantum bilişim gibi bazı alanlarda geniş etkileri olabilir. Morello'ya göre keşif, tek atom dönüşlerine sahip, herhangi bir salınımlı manyetik alana ihtiyaç duymayan kuantum bilgisayarların yolunu açabilir. Dahası "bu çekirdekleri elektrik ve manyetik alanların hassas sensörleri olarak kullanabiliriz veya kuantum bilimindeki temel soruları cevaplayabiliriz". Bununla birlikte her kuantum bilgisayarın manyetik alana ihtiyaç duymadığını, örneğin Google ve IBM'in geliştirdiği kuantum bilgisayarların kuantum bilgisini atomların nükleer dönüşlerinde saklamadığını, bundan dolayı manyetik alana ihtiyaç duymadığını belirtmekte fayda var.

Son olarak deneyin tek çekirdeği sadece 0,1 saniye manipüle edebildiğine bakarsak, pratik bir uygulamadan çok ama çok uzak olduğumuzu da belirtmek gerek. Morello, bu durumu şöyle açıklıyor:

"Google ve IBM tarafından üretilenler gibi en gelişmiş kuantum bilgisayarlar yaklaşık 10 mikrosaniye, yani 10.000 kat daha kısa dephasing sürelerine sahip."

Okuyucu Yorumları

İlk yorum yapan siz olun
Sen de yorum yaz

 

CHIP'i Takip edin
E-Posta listemize katılın
CHIP Dergi Mobil Cihazınızda
Apple Store
Google Play