Yeni bir “karanlık fotonlar” teorisi, ışığın doğasına dair anlayışımızı değiştirme çabasıyla, bu yıl yüzlerce yıllık bir deneyi yeni bir şekilde açıklamaya çalıştı.
Karanlık fotonlar çift yarık deneyi için yeni bir açıklama sunuyor
Bu yıl bir araştırmacı ekibinin ışığın doğasıyla ilgili bir deneyin radikal yeni bir yorumunu öne sürmesiyle kuantum teorisinin temel ilkelerinden biri tehlikeye girdi.
Yeni çalışmanın merkezinde, ilk kez 1801 yılında fizikçi Thomas Young tarafından gerçekleştirilen ve ışığın dalga gibi davrandığını doğrulamak için kullanılan çift yarık deneyi yer alıyordu. Klasik olarak parçacık olan bir şey asla dalga olamaz ve bunun tersi de geçerli olabilir, ancak kuantum alanında ikisi birbirini dışlamaz. Aslında tüm kuantum nesneleri dalga-parçacık ikiliği olarak adlandırılan bir ikilik sergiliyor.
Onlarca yıldır ışık bunun en iyi örneği gibi görünüyordu: Deneyler ışığın bazen foton adı verilen bir parçacık gibi, bazen de Young’ın gördüklerine benzer etkiler üreten bir dalga gibi davrandığını gösterdi. Ancak bu yılın başlarında, Brezilya’daki São Carlos Federal Üniversitesi’nden Celso Villas-Boas ve meslektaşları, çift yarık deneyinin yalnızca fotonları içeren bir yorumunu önerdiler ve ışığın dualitesinin dalgalı kısmına olan ihtiyacı etkili bir şekilde ortadan kaldırdılar.
Sonrasında Yeni Bilim Adamı Villas-Boas, çalışma hakkında rapor verildiğinde, çalışmayla ilgilenen birçok meslektaşın, çalışmanın arkasındaki ekiple temasa geçtiğini ve o zamandan bu yana çok geniş çapta alıntı yapıldığını söylüyor. Bununla ilgili bir YouTube videosu 700.000’den fazla izlendi. “Japonya’da, İspanya’da, Brezilya’da ve pek çok yerde bu konuyla ilgili konuşmalar yapmak üzere davet edildim” diyor.
Klasik çift yarık deneyinde, bir ekran ile bir ışık kaynağı arasına iki dar, bitişik yarıktan oluşan opak bir bariyer yerleştirilir. Işık yarıklardan geçerek ekrana düşüyor ve sonuç olarak klasik girişim olarak bilinen parlak ve koyu dikey şeritlerden oluşan bir desen ortaya çıkıyor. Bu durum genellikle ışık dalgalarının iki yarıktan geçerek ekrana çarpması sonucu açıklanıyor.
Araştırmacılar bu resmi bir kenara bıraktılar ve fotonların sözde karanlık hallerine, başka herhangi bir parçacıkla etkileşime giremedikleri için ekranı aydınlatmayan özel kuantum hallerine yöneldiler. Koyu çizgileri açıklayan bu durumlar sayesinde artık ışık dalgalarını çağırmaya gerek yoktu.
Bu, kuantum fiziğinde ışığın en yaygın görüşünden dikkate değer bir sapmadır. Villas-Boas, “Birçok profesör bana şunu söylüyordu: ‘Hayatımdaki en temel şeylerden birine dokunuyorsun, ben başından beri müdahaleyi kitaptan öğretiyorum ve şimdi sen öğrettiğim her şeyin yanlış olduğunu söylüyorsun'” diyor Villas-Boas. Bazı meslektaşlarının yeni görüşü kabul ettiğini söylüyor. Diğerleri ise tamamen şüpheci olmasalar da ihtiyatlı bir şekilde meraklarını sürdürdüler. Yeni Bilim Adamı‘nin raporları, çalışma ilk kez kamuya açıklandığında geçerliliğini yitirdi.
Ve Villas-Boas o zamandan beri fotonların karanlık hallerinin çeşitli yeni sonuçlarını incelemekle meşgul. Örneğin, kendisinin ve meslektaşlarının matematiksel analizi, güneşten veya yıldızlardan gelen ışık gibi termal radyasyonun, enerjisinin önemli bir bölümünü taşıyan karanlık durumlara sahip olabileceğini, ancak diğer nesnelerle etkileşime girmediklerinden bu enerjinin bir anlamda gizli olduğunu ortaya çıkardı. Villas-Boas, bunun, atomları ışıkla etkileşimlerinin tam olarak izlenebildiği boşluklara yerleştirildiği deneylerde test edilebileceğini söylüyor.
Ekibinin müdahaleyi yeniden yorumlamasının, doğrudan üst üste gelmeseler bile müdahale eden dalgalar veya mekanik ve elektromanyetik dalgalar arasındaki müdahale gibi görünüşte imkansız olguları anlamayı da mümkün kıldığını söylüyor. Her iki durumda da, parlak ve karanlık foton durumları lehine dalga modelini geride bırakmak yeni olasılıkların önünü açıyor. Villas-Boas, bu bulguların bazılarını kullanarak yeni türde ışıkla çalışan anahtarlar veya yalnızca belirli ışık türlerine karşı şeffaf olan cihazlar üretmeyi bile hayal edebiliyor.
Ona göre, tüm bu çalışmalar kuantum fiziğiyle ilgili temel bir gerçekle bağlantılı: Kuantum nesnelerini, onların dedektörlerle ve diğer ölçüm cihazlarıyla (karanlık dahil) nasıl etkileşime girdiklerini açıklamadan tartışmak mümkün değil. Villas-Boas, “Bence bu yeni değil. Kuantum mekaniğinin bize zaten söylediği şey bu” diyor.
