İnterferometre
Kuantum fiziğinin en önemli buluşlarından biri de parçaçcıkların aynı anda farklı yollarda dalgalar halinde hareket edebileceği gerçeğini tespit etmiş olmasıdır. Nötron interferometresi bu konudaki en ilginç bulgulardan olsa gerek. Nötron interferometresine göre önce bir kristaldeki nötronlar ateşlenir, nötronun oluşturduğu dalga bu esnada ikiye bölünür, ikiye ayrılan bu dalgalar daha sonra tekrar üst üste bindirilerek yeni bir girişim deseni elde edilir.
Bu ölçüm metodu modern fizikte doğru ve hassas ölçümler yapmak için hayati bir görev üstlenmiştir. Ancak bu metodun en büyük handikapı nötron ateşleme eyleminin tek bir kristal üstünden gerçekleştirilmesidir. Tek bir kristal üstünden yapılan ateşleme zor ve zahmetli olsa da şu ana kadar hatasız şekilde çalışan bir metoddu. Ancak bilim insanları yaklaşık olarak 1990 yılından beri iki kristal parçacığın nötronları ateşleyerek bu işlemi yapmak istiyorlardı ancak tüm denemeler de maalesef bugğne değin başarısız oldular. Şimdi ise TU Wien, INRIM Turin ve ILL Grenoble tarafından oluşturulan özel bir çalışma ekibi bu sorunun üstesinden gelmiş gibi duruyor. Bu çalışma sayesinde yerçekimi tesiri altındaki hassas kuantum ölçümleri tamamen üst bir seviyeye taşınabilir.
İlk adım
Profesör Helmut Rauch 1974 yılında Viyana’da bulunan TU Wien Atom Enstitüsünde uzun çalışmaların ardından Nötron interferometrisini keşfetmişti. Bir silikon kristalinden elde edilen ilk Nötron interferometrisi fizik alanında büyük bir umut ışığı haline gelmiş ve birkaç yıl sonra renoble’daki Institut Laue-Langevin’de (ILL) kalıcı bir interferometri istasyonu olan S18’i kurulmuştur.
Herhangi bir hata sonucu yok edebilir
Bir nötron interferometresi ile elde edilen süperpozisyonlar son derece hassastır. Öyleki ölçüm esnasında yapılacak olan en ufak bir dikkatsizlik ya da hesap hatası dahi bindirme işleminde büyük hatalara sebep olacaktır. İşte bugüne kadar genelde bu işlemin yapılırken tek bir kristal üstünden yapılmasının bir diğer nedeni de aslında bu durum idi. Zira bir kristaldeki atomlar birbirine bağlıdır bu sebeple bu gibi hatalara daha az olanak sağlar.
Ancak tek bir kristal üstünde çalışmanın olumsuz yönleri de mevcuttur. Bu olumsuz durumların en başında ise tabiki daha sınırlı olasılık durumudur. Kuantum dünyasında olasılıkların az olması çok da sevilen bir durum değildir. İşte bu sebeple iki farklı kristal üstünde bu çalışmayı yapabilmek büyük bir öneme sahipti.
Doğruluk konusunda aşırı hassas
Stituto Nazionale di Ricerca Metrologica ya da kısaca INRIM diye adlandırılan enstitü görevlileri bu çalışmanın olası faydalarından bahsederken özellikle şu hususların üstünde durdu. Bir kristalin ya da maddenin atomları adet bazlı olarak saymaktan tutun, Avogadro sayısının daha net belirlenmesine ya da Planck sabitlerinin daha bir şekilde hesaplanmasına kadar birçok alanda bizlere büyük avantajlar sağlayacak.
Temel araştırma için önemli
Michael Jentschel, “Bu, nötron interferometrisi için önemli bir gelişmedir.” diyor. “Çünkü iki kristali, interferometrinin mümkün olduğu kadar iyi kontrol edebilirseniz, mesafeyi artırabilir ve genel sistemin boyutunu oldukça kolay bir şekilde genişletebilirsiniz.”
Araştırma, Journal of Applied Crystallography dergisinde yayınlandı.
