Bir düğmeye dokunarak en küçük parçacıklar arasındaki etkileşimleri değiştirme: RPTU’daki kuantum araştırmacıları, bunu mümkün kılan yeni bir araç geliştirdi. Geçici olarak salınan bir manyetik alan olan yeni yaklaşım, kuantum fiziği alanındaki temel bilgileri önemli ölçüde genişletme potansiyeline sahiptir. Aynı zamanda yeni malzemelerin geliştirilmesinde tamamen yeni perspektifler açar.
Bilgisayar çipleri, manyetik rezonans görüntüleme gibi görüntüleme teknikleri, lazer yazıcılar, transistörler ve navigasyon sistemleri: Kuantum fiziğinin keşifleri olmadan modern gündelik dünyamızdaki birçok dönüm noktası mümkün olamazdı. Dikkat çekici olan şey, fizikçilerin dünyanın en küçük ölçeklerde klasik fizik yasalarıyla açıklanamayacağını ancak yüz yıl kadar önce keşfetmeleridir.
Atomlar ve onların bileşenleri, protonlar, nötronlar ve elektronlar (aynı zamanda hafif parçacıklar) bazen makroskobik dünyada bilinmeyen fiziksel davranışlar sergilerler. Bu nedenle kuantum dünyası bugüne kadar, bir kez anlaşılıp kontrol edilebildiğinde geleceğin teknolojilerinde devrim yaratabilecek belirsiz ve şaşırtıcı olguları barındırıyor.
RPTU’daki araştırmacılar, kuantum fiziği alanındaki bu temel bilgiyi genişletme konusunda ön saflarda yer alıyor. Diğer şeylerin yanı sıra, bireysel atomların hedefe yönelik bir şekilde nasıl kontrol edilebileceği sorusu üzerinde çalışıyorlar. Bunu yapmak için, diğer şeylerin yanı sıra atomları ve onların kuantum mekaniksel davranışlarını incelemek için ultra soğuk gazlar kullanıyorlar.
Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada Bilim GelişmeleriAraştırmacılar, aşırı soğuk bir gazdaki atomlar arasındaki etkileşimlerin, onları zaman içinde periyodik olarak “sürerek” nasıl hassas bir şekilde kontrol edilebileceğini keşfettiler.
RPTU’da kuantum fiziğini araştıran ve öğreten Profesör Artur Widera şöyle açıklıyor: “Normalde bu tür sistemlerde Feshbach saçılma rezonansları kullanılır.” Bu, harici bir manyetik alanın atomların zar zor ölçülebilenden son derece güçlü çekim veya itmeye kadar değişen şekillerde etkileşime girmesine neden olabileceği anlamına gelir.
RPTU araştırmacılarının benimsediği yaklaşımda yeni olan şey, ek Floquet saçılma rezonansları üretmek için geçici olarak salınan bir manyetik alan kullanmalarıdır. Bu Floquet saçılma rezonansları, Feshbach saçılma rezonanslarına ek olarak meydana gelir, ancak bunların özellikleri, kullanılan manyetik alan salınımının gücü ve frekansı ile çok geniş bir aralıkta kontrol edilebilir. Bu, deneyin daha önce tek bir değerde sabitlendiği durumlarda kuantum mekaniksel sistemlerin etkileşiminin artık ayarlanabileceği anlamına geliyor.
Yakın zamanda yayınlanan bir başka makale de Fiziksel İnceleme Mektupları karşılık gelen teorik temeli sağlar: RPTU araştırmacıları, gözlemlenen rezonansların dinamik olarak oluşturulan sınır durumlarına dayandığını kanıtlıyor.
RPTU’da katı hal ve çok cisimli sistemlerin temellerini araştıran ve öğreten Profesör Sebastian Eggert, “Bu durumlar yalnızca zamansal modülasyon sayesinde var olabilir ve atomların saçılma davranışını önemli ölçüde değiştirebilir” diyor.
Rezonansları ve etkileşimleri uyarlama
Özetle, hem deneysel hem de teorik çalışmalar, rezonansların ve etkileşimlerin yeni araç kullanılarak uyarlanabileceğini göstermektedir. Widera, “Daha önce ulaşılamayan durumlara ulaşmak için deneylerde kuantum gazlarını kontrol edebiliyoruz. Ve bunu istediğimiz kadar uzun süre yapabiliriz” diyor.
Araştırmacılar artık parçacıkların birbirini itip itmediğini özel olarak kontrol edebiliyor. Widera, “Bir düğmeye bastığımızda, nötr parçacıklarımız aniden tamamen farklı bir şekilde etkileşime girebiliyor; eğer yükleri olsaydı, tabiri caizse yükü sürekli olarak ayarlayabilirdik. Madde birdenbire farklı etkileşim özellikleri kazanıyor. Yeni araçla bunların hepsi mümkün” diyor Widera.
Yeni gelişme, hem temel araştırma hem de olası uygulamalar açısından kuantum fiziği için çok sayıda perspektif açıyor: Örneğin, maddenin henüz bilmediğimiz egzotik halleri bu şekilde keşfedilmekle kalmıyor. Katı hal sistemleri simüle edilebilir ve bir düğmeye basılarak maddenin halleri bir simülasyonda değiştirilebilir. Bu araç aynı zamanda yeni malzemelerin geliştirilmesinde tamamen yeni perspektifler açabilir.
