John F. Clauser’in kuantum deneylerini kimse ciddiye almadı. 50 yıl sonra Nobel Ödülü’nü aldı.
John F. Clauser, 50 yıl önce yaptığı çığır açan çalışmasıyla 2022 Nobel Fizik Ödülü’nü almasını değerlendiriyor.
4 Ekim’de 80 yaşındaki John F. Clauser Kaliforniya’daki evinde Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldüğü haberiyle uyandı. Ödülü 10 Aralık’ta İsveç’in başkenti Stockholm’de düzenlenen bir törenle, kuantum dolanıklığı üzerine yaptıkları çalışmalar nedeniyle Anton Zeilinger ve Alain Aspect ile birlikte aldı.
Işık parçacıklarıyla yaptığı çığır açıcı deneylerle kuantum mekaniğinin temel unsurlarının kanıtlanmasına yardımcı olan Clauser için bu bir kutlama anıydı.
Clauser, “Herkes Nobel Ödülü kazanmak ister,” dedi. “Ben çok mutluyum.”
Ancak Clauser’in bilimdeki en büyük ödülü kazanma yolculuğu her zaman kolay olmadı.
Clauser 1960’larda Columbia Üniversitesi’nde yüksek lisans fizik öğrencisiydi. Şans eseri, üniversite kütüphanesinde kariyerini şekillendirecek ve sonunda kendisine Nobel Ödülü kazandıracak deneysel çalışmayı sürdürmesine yol açacak bir makale buldu.
İrlandalı fizikçi John Stewart Bell tarafından yazılan ve 1964 yılında Physics dergisinde yayınlanan makale, kuantum mekaniğinin gerçekliğin tam bir tanımını verip vermediğini ele alıyordu. Sorunun merkezinde kuantum dolanıklık olgusu yer alıyordu.
Kuantum dolanıklığı, iki ya da daha fazla parçacık belirli bir şekilde birbirine bağlandığında ve uzayda birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar durumları birbirine bağlı kaldığında ortaya çıkar.
Örneğin, A parçacığının bir yönde, B parçacığının ise diğer yönde uçtuğunu düşünün. Eğer bu iki parçacık dolaşıksa – yani ortak bir kuantum durumunu paylaşıyorlarsa – A parçacığının ölçümü B parçacığının ölçüm sonucunu hemen belirleyecektir.
Bu olasılık 1930’larda Albert Einstein ve meslektaşları tarafından reddedildi. Bunun yerine, kuantum mekaniğinde hesaba katılmayan bir “gerçeklik unsuru” olduğunu savundular.
Bell, 1964 tarihli makalesinde, kuantum mekaniğinin bu tür gerçeklik unsurlarını tanımlamada başarısız olup olmadığını deneysel olarak test etmenin mümkün olduğunu savundu. Bu hesaba katılmayan unsurlara “gizli değişkenler” adını verdi.
Bell’in aklında özellikle yerel değişkenler vardı. Bu, sadece yakın çevrelerindeki fiziksel düzeni etkiledikleri anlamına gelir. Clauser’in açıkladığı gibi, “Bir kutuya yerel olarak bir şeyler koyar ve çok uzaktaki başka bir kutuda ölçüm yaparsanız, bir kutuda yapılan deneysel parametre seçimleri diğer kutudaki deneysel sonuçları etkileyemez ve bunun tersi de geçerlidir.”
Clauser, Bell’in önerisini test etmeye karar verdi. Ancak deneyi yapmak istediğinde, danışmanı onu tekrar düşünmeye çağırdı.
Clauser, “Başlangıçta en zor kısım bu fırsatı elde etmekti,” diye hatırlıyor. “Herkes bana bunun mümkün olmadığını söylüyordu, neden uğraşayım ki!”
Kuantum laboratuvarı
1972’de Clauser, Kaliforniya’daki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda doktora sonrası pozisyonundayken nihayet Bell’in önerisini test etme şansı buldu. Doktora öğrencisi Stuart Freedman ile güçlerini birleştirdi. Birlikte optik ekipmanlarla dolu bir laboratuvar kurdular.
Clauser, “Bunu daha önce kimse yapmamıştı,” diyor. “Hiçbir şey yapmak için paramız yoktu. Her şeyi sıfırdan inşa etmek zorundaydık. Ellerimi kirlettim, kesme yağına batırdım, bir sürü kablo vardı ve bir sürü elektronik cihaz inşa ettim.”
Clauser ve Freedman kalsiyum atomlarını manipüle ederek dolaşık fotonlar yaratmayı başardılar. Işık parçacıkları ya da fotonlar, Clauser ve Freedman’ın birbirlerine göre döndürebildikleri polarize filtrelere uçtu.
Kuantum mekaniği, fotonların polarizasyonunun yerel ve gizli değişkenler tarafından belirlenmesi durumunda olacağından daha fazla miktarda fotonun aynı anda filtrelerden geçeceğini öngördü.
Clauser ve Freedman’ın deneyi kuantum mekaniğinin öngörülerinin doğru olduğunu gösterdi. “Bu sonuçların yerel gizli değişken teorilerine karşı güçlü bir kanıt olduğunu düşünüyoruz” diye yazdılar 1972’de Physical Review Letters’da.
Zor bir başlangıç
Clauser ve Freedman’ın sonuçları Alain Aspect ve Anton Zeilinger tarafından yapılan başka deneylerde de doğrulandı.
Clauser, “Benim çalışmam 70’lerde, Aspect’inki 80’lerde, Zeilinger’inki ise 90’lardaydı” dedi. “Alanı geliştirmek için sırayla çalıştık.”
Ancak Clauser’in çığır açan deneyinin etkisi hemen fark edilmedi.
“İşler zordu,” diye hatırlıyor Clauser. “Herkes şöyle dedi: ‘Güzel deney, ama belki de dışarı çıkıp bazı sayıları ölçmek ve zaman ve para israfını bırakıp bunun yerine gerçek fizik yapmaya başlamak istersiniz.”
Clauser’in deneysel çalışmaları için Nobel Ödülü’ne layık görülmesi 50 yıl sürdü. Meslektaşı Stuart Freedman 2012 yılında öldü.
Clauser, “Ortaklarım uzun zamandır ölü,” dedi. “Benim şöhret iddiam yeterince uzun yaşamış olmam.”
Clauser, başlangıçta yaşadığı zorlukları göz önünde bulundurarak genç araştırmacılara bir tavsiyesi olup olmadığı sorulduğunda şunları söyledi: “Herkesin doğru olduğunu düşündüğü bir şeyi kanıtlarsanız ve bunu yapan ilk kişi siz olursanız, muhtemelen 50 yıl boyunca tanınmayacaksınız. Bu kötü haber. İyi haber ise bu işi yaparken çok eğlendim.”
Kuantum yansımaları
Clauser ve Freedman’ın deneyi, kuantum bilgisayarlar ve kriptografik protokoller gibi kuantum dolanıklığı kullanan ayrıntılı teknolojilerin yolunu açtı.
Kuantum mekaniğinin eksiksiz bir teori olduğunu düşünüp düşünmediği sorulduğunda Clauser şu yanıtı verdi: “Bunun altında daha temel bir teori olduğundan şüpheleniyorum ama bu tamamen varsayım. Ne olduğunu bilmiyorum. Ayrıca itiraf etmeliyim ki kafam tamamen karışık, tüm bunların ne anlama geldiği hakkında hiçbir fikrim yok.”
John F. Clauser’in sözleri daha önce yazarın İsveç dergisi Forskning och Framsteg için yaptığı bir röportajda yayınlanmıştır.
Kaynak: https://www.space.com/john-f-clauser-nobel-prize
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı space.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
