Kuantum Süperpozisyon İlkesi;(önceki çalışmalardan daha kapsamlı bir şekilde)Basel Üniversitesi ve Viyana Üniversitesi‘ndeki bilim insanları tarafından yapılan yeni bir çalışmada test edildi. Yaklaşık iki bin atomdan oluşan sıcak, kompleks moleküller; Kuantum Süperpozisyonu’na getirildi. Richard Feynman’a göre bu fenomen; “Kantum Mekaniğinin Kalbi” olarak tanımlandı.
Kuantum Klasik mi?
Süperpozisyon ilkesi; kuantum mekaniğinin en temel denklemlerinden biri olan Schrödinger Denklemi’nden ortaya çıkan kuantum teorisinin bir işaretidir. Bir havuzun yüzeyindeki su dalgaları gibi girişim etkileri gösterebilen dalga fonksiyonları çerçevesinde parçacıkları tanımlar. Ancak; birbiriyle etkileşime giren birçok su molekülünün kolektif bir davranışı olan su dalgalarının aksine, kuantum dalgaları izole edilmiş tek parçacıklarla da ilişkilendirilebilir.
Muhtemelen parçacıkların dalga yapısının en zarif örneği, bir parçanın dalga fonksiyonunun aynı anda iki yarıktan geçtiği ve müdahale ettiği çift yarık deneyidir. Bu etki; fotonlar, elektronlar, nötronlar, atomlar ve hatta moleküller için gösterilmiştir. Fizikçiler ve filozofların kuantum mekaniğinin ilk günlerinden beri uğraştığı bir soruyu gündeme getirmektedir: Tuhaf Kuantum’u tanımak…
Deneysel Yaklaşım
Markus Arndt ve ekibinin Viyana Üniversitesi’ndeki deneyleri; bu soruya mümkün olan en direk yoldan, yani daha büyük nesnelerle kuantum girişim göstererek, yaklaşıyor. Son deneylerdeki moleküller; önceki kayıtlardan birkaç kat daha büyük, 25.000 atomik kütle biriminden daha büyük kütlelere sahiptir. İnterferometre C707H260F908N16S53Zn4 aracılığıyla gönderilen en büyük moleküllerden biri; 40.000’den fazla proton, nötron ve elektrondan oluşur, bir de Broglie Dalga Boyu* tek bir hidrojen atomunun çapından bin kat daha küçüktür. Marcel Mayor ve Basel Üniversitesi’ndeki ekibi; ultra yüksek vakumda bir moleküler ışın oluşturmak için yeterince kararlı olan bu tür büyük molekülleri sentezlemek için özel teknikler kullandı. Bu parçacıkların kuantum yapısını kanıtlamak, ayrıca Viyana’da inşa edilen iki metre uzunluğundaki bir temel ile madde dalgası interferometresi gerektiriyordu.
Alternatif Kuantum Modelleri ve Makroskobiklik
Görünen geçişi kuantumdan klasik rejime bağdaştırmayı amaçlayan bir model sınıfı; bir partikülün dalga fonksiyonunun kendi kütlesel karesiyle orantılı bir hızla kendiliğinden çökeceğini öngörmektedir. Deneysel olarak bir üst üste binmenin belirli bir süre boyunca ağır bir parçacık için tutulduğunu göstererek, bu tür bir çökme işleminin ne kadar sıklıkla ve ne kadar yerelleştirilebileceğine doğrudan sınırlar koyar. Bu deneylerde, moleküller; alternatif kuantum modellerinde yeni interferometrik sınırlar koyacak kadar uzun, 7 ms’den daha fazla bir üst pozisyonda kaldılar.
Fein: “Deneylerimiz, tuhaflığıyla birlikte kuantum mekaniğinin de inanılmaz derecede sağlam olduğunu gösteriyor ve gelecekteki deneylerin daha da büyük bir ölçekte test edilecek. Çünkü Kuantum ve klasik arasındaki çizgi her zaman bulanıklaşıyor.”
* Madde Dalgaları veya Broglie Dalgaları: Maddenin dalga-parçacık ikiliğini yansıtan kavramdır.
