Vakum dalgalanmaları, kuantum fiziğinde bulunan mantığa aykırı fenomenlerden birisidir. Kuramcılar boşluktaki kuvveti artırabilmek amacıyla yeni bir yöntem geliştirdiler.
İki Atom Arasındaki Sanal Foton Değişimi
Vakum, düşünüldüğü gibi boşluktan oluşmaz. Aslında bu boş alan değişik sanal parçacıkların oluşturduğu kabarcıklar barındırır ve bu fenomen “vakum dalgalanmaları” diye adlandırılır. Genellikle, bu tarz kısa ömürlü parçacıklar farkedilmezler, fakat bazı durumlarda vakumun içinde bulunan kuvvet ölçülebilir derecelere ulaşır. Weizmann Institute of Science ve Vienna University of Technology ‘de bulunan bir grup araştırmacı bu kuvveti değişik büyüklüklerde artırmak için yeni bir metod (sanal fotonları kanallayan bir iletim hattı kullanmak) sundular.
Kısa Bir Süre İçin Enerji “Ödünç Almak”
Klasik fizikte nesneler vardan yok yoktan ver edilemezler, bu enerji korunumu kanununu bozar fakat kuantum fiziği dünyasında, işler biraz daha karışık bir hal alır.Vienna University of Technology’den Igor Mazets “Belirsizlik ilkesinden dolayı, bazı sanal parçacıklar çok kısa bir süre için var olma noktasına gelebilirler. Enerjileri ne kadar yüksek olursa, o kadar kısa sürede tekrar gözden kaybolurlar.” şeklinde konuştu.
Bu gibi sanal parçacıklar, ölçülebilir kolektif bir etkiye sahip olabilirler. Vakum dalgalanmaları, çok kısa mesafelerde, atomlar ve moleküller arasında bir çekim kuvvetine yol açabilirler; bu kuvvet Van der Waals kuvvetidir. Bir gekonun düz yüzeylere tırmanabilme yeteneği bile vakum dalgalanmaları ve sanal parçacıklar ile ilişkilendirilebilir. Ünlü Casimir Etkisi bu vakum kuvvetinin bir başka örneğidir. Fizikçi Hendrik Casimir, 1984’te boşlukta bulunan iki paralel aynanın, etraflarındaki vakumu etkilemelerinden dolayı, birbirini çekeceğini hesapladı.
Atomlar ve Fotonlar
İki birbirine yakın atom, çevrelerindeki bölgesel vakumu değiştirecektir. Eğer ki bu atomlardan birisi sanal bir foton yayarsa, bu foton diğer atom tarafından derhal soğurulur. Öyle ki fotonun var olma süresinden biraz büyük herhangi bir zaman diliminde hiç bir şey gerçekleşmemiştir ve bu durumda enerji de korunmuş olarak kalır. Fakat gerçekte, iki atom arasında değiştirilebilen bu sanal parçacıklar bu atomların çevresindeki vakumu da modifiye etmişlerdir ve bu bir kuvvetin ortaya çıkmasına neden olmuştur.
Normalde böyle bir kuvvetin ölçülmesi oldukça zordur. Igor Mazets bu durumun nedenini “ Bu tarz kuvvetleri ölçmek genellikle çok zordur. Bunun nedeni ise; herhangi bir yönden salınan bir fotonun ikinci bir atom tarafından soğurulma olasılığı oldukça düşüktür.” şeklinde açıkladı.
Peki bu sanal parçacığa yönünü bulması için yardım edilseydi ne olurdu? Ephraim Shahmoon, Gershon Kurizki (Weizmann Institute of Science) ve Igor Mazets ( Vienna University of Technology) atomlar eşmerkezli kablo ya da eşdüzlemli frekans yönlendiricisi ( kuantum elektrodinamiği deneylerinde açık iletim hattı olarak kullanılan bir cihaz) gibi elektrik iletim hatlarının etrafına yerleştirildiğinde ve çok düşük sıcaklıklara indirildiğinde, atomlar arasındaki vakum kuvvetlerine ne olacağını hesapladı. Igor Mazets, “Bu durumda dalgalanmalar tek boyutlu sisteme etkin bir biçimde hapsoldu.” açıklamasını yaptı. Böylelikle sanal parçacıklar, diğer atom yönünde hareket etmeye zorlanmış oldular.
Bu durumda, atomlar arasındaki dalgalanma-aracılıklı çekim, boşluktakine oranla artmış oldu. Genellikle, bu kuvvet atomlar arasındaki uzaklığın artması ile azalır. İletim hattı devreye sokulduğu zaman ise, 1 /(uzaklık)^7 oranı yerine, 1 /(uzaklık)^3 oranı ile azalmış oldu.
Araştırmacılara göre vakum dalgalanmalarının kuvvetinin artırılması, Casimir ve Van der Waals kuvvetlerini anlamak için kullanılabileceği gibi, aynı zamanda kuantum bilgi işleme ve diğer yeni kuantum teknolojileri uygulamalarında bile kullanılabilir.
[box_light] Referans[/box_light]
