Fizikçilerden Kuantum Dünyasında Çarpıcı Keşif! Einstein’ın “Ürkütücü” Etkisi Gözlendi!

Kuantum fiziğinin en ilgi çekici olgularından biri olan dolanıklık, bilim insanlarının yeni araştırmasıyla yeniden gündeme geldi. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'ndeki (CERN) Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nı kullanan araştırmacılar, daha önce incelenmesi oldukça zor olan ağır ve son derece kısa ömürlü parçacıklar arasında kuantum dolanıklığı bulunduğuna ilişkin güçlü kanıtlar elde etti.

Independent Türkçe'nin aktardığı araştırmada, Higgs bozonunun bozunması sonucunda ortaya çıkan iki Z bozonu incelendi. Bulgular, kuantum dolanıklığının bugüne kadar kaydedilen en yüksek enerjili örneklerinden birini ortaya koydu. Çalışma, 11 Eylül'de hakemli bilimsel dergi Physical Review Letters'ta yayımlandı.

EINSTEIN’IN “UZAK MESAFEDE ÜRKÜTÜCÜ ETKİLEŞİM” DEDİĞİ OLGU

Kuantum dolanıklığı, aynı kaynaktan gelen iki parçacığın aralarındaki mesafe ne olursa olsun kuantum özellikleri bakımından bağlantılı kalmasını ifade ediyor. Dolanık parçacıklardan biri üzerinde yapılan ölçüm, diğer parçacığın özellikleri hakkında da bilgi edinilmesini sağlıyor.

Albert Einstein, kuantum fiziğinin bu sıra dışı özelliğini “uzak mesafede ürkütücü etkileşim” olarak tanımlamıştı. Dolanıklık, günümüzde yalnızca teorik fiziğin ilgi çekici konularından biri değil; aynı zamanda kuantum bilgisayarlar ve son derece güvenli iletişim ağları gibi gelişmekte olan teknolojilerin de temel unsurları arasında bulunuyor.

Bilim insanları onlarca yıldır fotonlar ve elektronlar gibi parçacıklar arasında dolanıklık oluşturup bunu ölçebiliyor. Ancak yüksek enerjili çarpışmalarda ortaya çıkan, çok kısa süre içinde bozunan parçacıkların da bu kuantum bağlantısını koruyup korumadığı uzun süre yanıtı aranan sorulardan biri oldu.

BÜYÜK HADRON ÇARPIŞTIRICISI’NDAKİ DENEY NASIL YAPILDI?

Araştırmacılar, CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın ATLAS deneyinden elde edilen verileri kullandı. Deney kapsamında protonlar, ışık hızının yüzde 99,99'una ulaşan hızlarla çarpıştırıldı ve 13 trilyon elektron voltluk enerjiye erişildi.

Çarpışmalar sonucunda oluşan Higgs bozonu, kısa süre içinde iki Z bozonuna ayrıldı. Bu Z bozonlarının her biri de bozunarak elektron veya daha ağır olan müon parçacıklarından oluşan çiftler meydana getirdi.

Z bozonları son derece kısa sürede ortadan kaybolduğu için araştırmacılar bu parçacıkları doğrudan uzun süre gözlemleyemedi. Bunun yerine ATLAS dedektörünün kaydettiği elektron ve müonların hareket yönlerini ölçtüler. Parçacıkların hangi açılarla yayıldığını inceleyen ekip, başlangıçtaki Z bozonlarının spin özelliklerini yeniden belirleyerek aralarında kuantum dolanıklığı bulunup bulunmadığını test etti.

Analiz sonucunda iki Z bozonu arasında dolanıklık bulunduğuna ilişkin güçlü kanıtlar elde edildi. Bu sonuç, kuantum mekaniğinin son derece yüksek enerjili ve aşırı koşullardaki geçerliliğini incelemek açısından önemli bir bulgu olarak değerlendirildi.

“BU KUANTUM ETKİSİNİN NE KADAR DAYANIKLI OLDUĞUNU GÖSTERİYOR”

Oxford Üniversitesi'nden araştırmanın ortak yazarı Alan Barr, dolanıklığın genellikle laboratuvar ortamında tek fotonlarla yapılan hassas deneylerle ilişkilendirildiğine dikkat çekti.

Barr, konuyla ilgili değerlendirmesinde şu ifadeleri kullandı:

“Dolanıklığı, tek fotonlarla yapılan laboratuvar deneylerinde görülen hassas bir şey olarak düşünmeye alışkınız. Dünyada gerçekleştirebildiğimiz en şiddetli çarpışmalardan bazılarında üretilen Z bozonları kadar ağır ve kısa ömürlü parçacıklar arasında dolanıklığın böylesine açık biçimde varlığını sürdürdüğünü görmek, bu kuantum etkisinin ne kadar temel ve dayanıklı olduğunu gösteriyor.”

Araştırma ekibi, kuantum bilgi biliminde kullanılan araç ve yaklaşımların parçacık fiziğine uygulanmasının, çarpıştırıcı deneylerinden elde edilen verilerin daha ayrıntılı analiz edilmesine yardımcı olabileceğini belirtiyor. Bu yöntemlerin, evrenin temel özelliklerini anlamaya yönelik çalışmalara da katkı sunması bekleniyor.

KUANTUM FİZİĞİNE DAİR YENİ SORULARIN ÖNÜ AÇILABİLİR

Alan Barr, araştırmanın kuantum mekaniğinin sıra dışı kurallarının yalnızca belirli laboratuvar koşullarında değil, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda ulaşılan aşırı yüksek enerjilerde de geçerli olduğunu hatırlattığını ifade etti. Bu kurallar, gelecekte kuantum bilgisayarların çalışma prensiplerinin geliştirilmesi açısından da önem taşıyor.

Bilim insanları, parçacık çarpıştırıcılarından elde edilen verileri kuantum bilgi biliminin yöntemleriyle inceleyerek doğanın temel işleyişine ilişkin daha hassas ölçümler yapmayı amaçlıyor. Yeni bulgu, kuantum dolanıklığının sınırlarını anlamaya yönelik araştırmalara katkı sunarken evrenin temel yasalarına ilişkin yeni soruların da araştırılmasına zemin hazırlıyor.