Kuantum yağmuru ilk kez gözlemlendi

Science Alert’te yer alan habere göre; Potasyum-41 ve rubidyum-87 izotoplarından oluşan ultra soğuk bir atom gazında yapılan deneylerde, bu atomların tıpkı yağmur damlaları gibi küçük damlacıklara ayrıldığı görüldü. Bu gözlem, klasik sıvı dinamiğiyle kuantum gazlarının davranışları arasında köprü kuruyor.

Araştırmanın başyazarı, İtalya Ulusal Optik Enstitüsü’nden yoğun madde fizikçisi Luca Cavicchioli, “Bu sıra dışı sıvı fazı daha iyi anlamamızı sağladığı gibi, gelecekte kuantum teknolojilerinde kullanılabilecek kuantum damlacık dizileri üretmenin de yolunu açıyor” dedi.

Klasik sıvılarda damlaların parçalanması ya da birleşmesi, yüzey gerilimi ve Plateau–Rayleigh kararsızlığı gibi fiziksel yasalarla açıklanır. Bu yasalar, su damlalarının cam yüzeyinde kayarken neden bazen birleştiğini, bazen ise küçük parçalara ayrıldığını açıklar.

Ancak kuantum gazlarında işler farklı işler. Atomlar, klasik parçacık kimliğini kaybeder ve olasılık bulutları hâlinde davranır. Buna rağmen, atom gazı içinde yine de “gerilimler” oluşabilir. Bu gerilimlerden biri, Lee-Huang-Yang düzeltmesi olarak bilinen ve atomlar arasında itici kuvvetler yaratan kuantum düzeyindeki bir etkidir.

Araştırmacılar, bu etkilerin, atomik gazların kısa süreliğine küçük kuantum damlacıklarına bölünmesine neden olduğunu belirtiyor. Daha önce gözlemlenen kuantum damlacıkları çok kısa ömürlü olduğu için detaylı incelenmeleri oldukça zordu.

Bu son deneyde ise damlacıklar milisaniyeler boyunca stabil kaldı. Deney sırasında atomik karışım bir “dalga kılavuzu”na bırakıldı. Bu dar kanal, karışımın dalga benzeri doğasını sınırlandırdı ve birden fazla damlacığın oluşmasına yol açtı—adeta kuantum dünyasında yağan bir yağmur gibi.

Bu damlacıkların şekli ve uzunluğu, atom sayılarındaki değişimlere göre farklılık gösterdi. İlginç olan, bu davranışların daha önce teorik olarak öngörülmüş olmasıydı. Böylece deneysel veriler, kuantum fiziğinde daha geniş uygulamaların kapısını aralayabilir.

Floransa Üniversitesi’nden fizikçi Chiara Fort, “Klasik sıvılarda sıkça gözlenen Plateau-Rayleigh kararsızlığı, süperakışkan helyumda da gözlenmişti ama atomik gazlarda bu fenomen ilk kez doğrulandı” açıklamasında bulundu.