Bir grup ultracol atomuna enerji eklemek, onları birçok farklı enerjiyle birbirinden uzaklaştırmalıdır, ancak kuantum efektleri buna karşı koyabilir
Bazı atomlar sadece entropi itaat etmeyi reddediyor
Ultracold atomlardan oluşan bir koleksiyonun tekrar tekrar enerji vermek kolektif yapılarını yok etmeli, ancak kuantum etkileri sürece karşı koyuyor gibi görünüyor.
Herhangi bir fiziksel sistemin nihai kaderi “termalizasyon” olmalıdır, bu da her şeyin ısındığı ve eşit ve özelliksiz hale geldiği bir süreç, bir buz heykeli gibi bir su birikintisi haline gelir. Sezgisel olarak, heykele tekrar tekrar kayalar atmanın sadece bu süreci hızlandırabileceğini varsayarız, ancak Hanns-Christoph Nӓgerl, Avusturya’daki Innsbruck Üniversitesi’ndeki ve meslektaşları, bunu gezegendeki en soğuk atomların bazılarına çeken ve onları termalize görmeyen bir deney yaptı.
“Tam tersini görmeyi bekledik,” diyor Nӓgerl. Araştırmacılar, lazerler ve elektromanyetik kuvvetlerle vurarak milyarlarca mutlak sıfırın milyarlarca içinde soğudukları yaklaşık 100.000 atomu kullandılar – bu sıcaklıkta atomların davranışı tamamen kuantum. Ekip, atomları binlerce bir atom kalınlığında tüpe ayarladı. Sonra, atomlarda tekrar tekrar ekstra bir lazer darbesi parlayarak onları “tekmelemeye” başladılar.
Bu vuruşlar atomlara ekstra enerji verdiğinden, onları ısınmasını ve farklı hızlarla uçmasını sağlamalılardı. Takım üyesi Yanliang Guo, kendisi ve meslektaşları farklı güçlü yönlerden vuruş yapmaya çalıştıklarında ve atomların birbirleriyle ne kadar güçlü bir şekilde etkileşime girdiğini göstermiş olsalar bile, bunun hiç görmediklerini söylüyor. Atomlar, sanki hepsi sadece bir kuantum durumuna “donmuş” gibi çok benzer bir hızla hareket etmeye devam etti.
Termalizasyonu yenen kuantum parçacıkları fikri yeni değil – 1950’lere dayanıyor – ve bunun ne zaman gerçekleşebileceği sorusu fizikçilerin tartışmalarını uzun süredir körüklüyor. Ekip üyesi Manuele Landini, atomların vurmanın ısınıp nasıl ısındığını etkilediğini araştıran önceki deneylerin sonunda yaptıklarını ancak ekibinin denemesinin farklı bir parametre aralığını araştırdığını, bu yüzden gerçekten yeni fiziği yakalamış olabilir.
Neler olup bittiğine dair matematiksel teoriler de zorlu ve çatışır. Fransa’daki Lille Üniversitesi’nden Adam Rançon, etkileşen atomların ısınıp ısınmayacağının hesaplanmasının o kadar zor olduğunu ve araştırmacıların genellikle sadece iki veya üç atom için hesaplamaları tamamlayabileceğini söylüyor. Çok güçlü bir şekilde etkileşen kuantum atom durumlarının, enerjiyi emmeyen bir durum üretmek için doğru şekilde nasıl örtüşebileceği hakkında fikirler var, ancak onun görüşüne göre, resim eksik.
Yenisi gibi deneyler daha ileri gidebilecek kuantum simülatörleri olarak hareket edebilir, ancak Rançon bazı tekme ve etkileşim güçlerinin araştırılmaya devam ettiğini söylüyor.
New York’taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Robert Konik, yeni deneyde gibi bir sistemin matematiksel bir modeli üzerinde çalıştı ve bu da atomların garip davranışını tahmin etti. Kick’lerden enerjiyi emmeyi engellemeyen sistemlerin tanımlanmasının da yeni kuantum teknolojileri için ilham verebileceğini söylüyor. Bunun nedeni, atomların sıkışıp kaldığı kuantum durumunun uzun ömürlü hale gelmesi ve bilgiyi algılamak veya depolamak için güvenilir bir şekilde kullanılabilmesidir. “Termalleştirme her zaman kuantum etkilerinin ölümünün öpücüğüdür” diyor.
Araştırmacılar, atomları daha kalın tüplere dönüştürmek için takip deneyleri üzerinde çalışıyorlar ve bunun hızlarını “çözüp çözemeyeceğini” görmek için farklı tüpler arasında hareket etmelerine izin veriyorlar.
