Masaüstü deneyi temel fiziğin uzlaştırılmasına yardımcı olur

Yardımcı Doçent Haocun Yu, bilimsel bir diplomat gibidir. yakın zamanda Fiziksel İnceleme Mektupları adlı yayında kendisi ve meslektaşları, masa üstü bir deneyin hiçbir zaman tam anlamıyla bağdaştırılmamış iki temel fizik teorisini nasıl bir araya getirebileceğini gösteriyor.

Atom altı yerçekimi mi?

Bir asırdan fazla bir süre önce Albert Einstein, yerçekimini geniş ölçekte uzay ve zamanla ilişkili olarak açıklayan genel görelilik teorisini bize verdi. On yıl içinde fizikçiler, atomlar, fotonlar ve diğer mikroskobik sistemler de dahil olmak üzere atom altı dünyayı yöneten yasalar olan kuantum mekaniği hakkında daha derin bir bilgi edinmeye başladılar.

Yu, “Kuantum mekaniği ve genel görelilik fizikteki en başarılı teorilerden ikisi, ancak doğayı çok farklı şekillerde tanımlıyorlar” diye açıkladı.

“Doğayı en derin düzeyde anlamak için, bu iki çerçevenin örtüştüğü yerleri araştıran deneylere ihtiyacımız var. Yerçekimi etkilerini gerçek anlamda kuantum sistemlerde incelemek, iki teorinin bu rejimde tamamen uyumlu kalıp kalmadığını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir ve yeni fiziğe giden yolu işaret edebilir.”

Bu çalışmalardaki zorluğun, diğer fiziksel etkilerle karşılaştırıldığında yerçekiminin tek kuantum parçacıkları ölçeğinde “olağanüstü derecede zayıf” olması olduğunu söyledi. Bu, ona ölçülmesi zor olan son derece küçük bir imza verir.

Bu engelin üstesinden gelmek için o ve meslektaşları, kompakt fiber bobinler kullanarak son derece kararlı, 50 kilometrelik (31 mil) bir optik interferometre inşa etti ve bunu tek fotonlarla test etti. Cihazın tamamı bir masa üstüne sığabilir.

Optik bir interferometre, bir ışık ışınını böler ve daha sonra, hassas ölçümler yapan bir girişim deseni oluşturmak için ortaya çıkan ışınları yeniden birleştirir. Laboratuvar tabanlı girişimölçerlerin çoğu, kuantum sistemindeki bulunması zor yer çekimi sinyalini almak için gereken hassasiyetten yoksundur.

Bu deneyde, ekibin benzersiz tasarımı, kuantum ışığıyla genel göreliliğin bir tahmini olan yerçekimsel kırmızıya kaymanın laboratuvar ölçekli ölçümleri için gereken rejime ulaşacak kadar küçük, yerçekimsel olarak indüklenen bir faz sinyalini başarıyla tespit etti.

Yu, “Hem genel görelilik hem de kuantum mekaniğini içeren deneyler mutlaka hassas ölçümün en ileri noktasındadır” diye açıkladı.

“Deneyler bu rejime ulaşmak için gereken kararlılığa, boyuta ve faz duyarlılığına sahip değildi. Çalışmamız, bu testleri deneysel erişime yaklaştırmaya yardımcı oluyor.”

İnsan ölçeğinde kuantum olgusu

Yu doktora derecesine sahiptir. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) mezunu ve PRL araştırması, Viyana Üniversitesi’nde Marie Curie Doktora Sonrası Araştırmacısı olarak yaptığı çalışmalardan geliyor. Ocak 2026’da Tennessee Üniversitesi, Knoxville Fizik Fakültesi’ne katıldı ve yeni araştırma fırsatları yaratmak için deneyiminden yararlanıyor.

“Temel bilim için yeni kuantum araçlarının ilerletilmesinin ve geliştirilmesinin bu vizyonun merkezi bir parçası olduğu, geniş uygulamalara sahip bir kuantum optiği ve algılama araştırma programı oluşturuyorum” dedi.

Yu, araştırma grubuna katılacak ve kendisini uzun zamandır büyülediğini söylediği çalışmalara katkıda bulunacak aktif olarak öğrenciler ve doktora sonrası araştırmacılar arıyor.

“Beni özellikle çeken şey, kırılgan kuantum etkilerinin hassas ölçüm için pratik araçlar olarak kullanılabilmesiydi” dedi.

“Bunun karşılığında, bu geliştirilmiş deneyler, ölçüm cihazlarındaki mezoskopik ve makroskobik kuantum davranışını ortaya çıkarabilir; kuantum olgusunu insan ölçeğine yaklaştırabilir ve kuantum biliminin kendisini geliştirebilir.”