Kuantum fizikçileri, akla uygun herşeyi yerle bir etmek konusundaki yeteneklerini bu kez kendileri üzerinde uygulayarak, garip bir varsayımı daha da garip biçimde yadsıdılar. Konu, radyoaktif bozunma; yani kararsız bir atom çekirdeğinin parçacık ve enerji yayımlayarak daha hafif ve kararlı başka bir çekirdeğe dönüşmesi. Mantığımız, bir atom çekirdeğine yalnızca bakarak onun bozunmasını sağlayamayacağımızı söyler. Oysa kuantum mekaniğine göre bu mümkün. Dahası, iki İsrailli bilim adamı, gözlemle bozunmanın hızlandırılabileceğini de ortaya koymuş bulunuyor.
“Çaydanlığa bakarsanız kaynamaz” deyiminin kuantum dünyasındaki karşılığı olan “gözlenen atom bozunmaz” önermesi, “kuantum Zeno etkisi” denen bir sürece dayanıyor. Etki, adını, bir okun izlediÄŸi yolu hayalinde sürekli keserek Olasılık hareketin olanaksızlığını kanıtladığını düşünen, paradokslara meraklı bir eski Yunan filozofundan alıyor. Çok daha ağır ve radyoaktif bir atom çekirdeÄŸi içinde, iki nötron ve iki protondan oluÅŸan bir alfa parçacığı düşünün.
Olasılık Parçacık çekirdek içindedir, çünkü çekirdeÄŸi bir arada tutan enerji engelini aşıp dışarıya çıkamaz. Ama büyük olasılıkla parçacık eninde sonunda bu engeli aÅŸacak ve radyoaktif bozunmaya neden olacaktır. Parçacığın kaçı şını saÄŸlayan, “tünelleme” denen ve kuantum dünyasının garipliklerini yansıtan bir etki. Parçacık önceleri enerji engelinin bir tarafına (çekirdek içinde) yapışık olarak durur.
Ancak zaman geçtikçe “yayılır” ve baÄŸlı ve serbest durumlarının üst üste konmuÅŸ bir durumuna gelir. Bu baÄŸlılık ve serbestlik, aynı zamanda parçacığın hem çekirdek içinde, hem de dışında bulunduÄŸu anlamına gelir. Sonunda parçacık bu durumlarından biri üzerinde, örneÄŸin dışarıdaki durumu üzerinde karar kılar ve böylelikle çekirdekten kaçmış olur.
Ancak iÅŸin püf noktası, bu üst üste binmiÅŸ durumların kolayca “çökebilmesi”. EÄŸer parçacığı gözlemek için üzerine bir foton çarptırırsanız, bu çoklu durum hemen çöker ve parçacık hemen o anda hangi durumda olduÄŸuna karar vermek zorunda kalır. Parçayı sürekli gözleyen ve böylece bir anlamda “dürtükleyen” bir araÅŸtırmacı, parçacığın çoklu duruma geçmesini sürekli önleyerek engeli tünelleme yoluyla aÅŸarak dışarı kaçma olasılığını azaltır, hatta tümüyle ortadan kaldırabilir.
Ä°srail’in Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Gershon Kurizki, “Böylelikle, hızlanan bozunma süreci yavaÅŸlatılabilir, hatta tümüyle durdurulabilir” diyor. Kısacası en azından kuramsal olarak, bakılan çaydanlık bir türlü kaynamaz! Fizikçiler, bu kuantum Zeno etkisini lazer fotonları ve tuzakta yakalanmış iyonlarla yaptıkları deneylerle 10 yıl önce doÄŸruladıklarını düşünüyorlar.
Ancak Kurizki, araştırma arkadaşı Abraham Kofman’la birlikte yürüttüğü ve sonuçlarını İngiliz bilim dergisi Nature’da yayınladığı çalışmalarında, bunun tam tersinin de söz konusu, hatta daha yaygın olduğunu ortaya koymuş bulunuyor. Yani belirli koşullarda gözlenen çaydanlık daha hızlı kaynıyor!.
Kurizki ve Kofman, Zeno etkisini birbiriyle kısmen örtüşen enerji durumlarının karşılıklı etkileşimi olarak değerlendiriyorlar. Kendilerine göre tünellemeden önce bir parçacık, enerji spektrumu (yelpazesi) denen birden çok enerji durumunda bulunabilir. Tünelleme işleminin sonundaysa, tümüyle değişik bir enerji yelpazesine sahip olur. Tünelleme, işte bu iki farklı yelpaze bir yerde kesişiyorsa meydana gelebilir.
Ancak bu enerji yelpazeleri deÄŸiÅŸebilir. EÄŸer gözlem sonucu bir parçacığı “devirirseniz”, çarpan fotonun yol açtığı sarsıntı, parçacığın alabileceÄŸi olası enerji durumları yelpazesini geniÅŸletir. Zeno etkisinin alışılmış yorumuna göre, eÄŸer gözlemi sürekli ve artan bir hızla yaparsanız, yelpaze de aynı oranda geniÅŸler. Böylece daha fazla enerji seçeneÄŸine kavuÅŸan parçacık, tek bir enerji durumunda daha az vakit geçirir. Böylece tünelleme öncesi durumdaki parçacık süreki gözlenerek tünelleme sonrası durumun enerji eÅŸiÄŸiyle çakışmayacak bir eÅŸik içinde tutulabilir. Sonuçta tünelleme olmaz ve çekirdek bozunmamış olur.
Kurizki ve Kofman ise, bunun tam tersinin de olabileceÄŸi görüşündeler. Ä°ki araÅŸtırmacıya göre tünelleme öncesi ve sonrası için gerekli enerji yelpazeleri, baÅŸlangıçta birbirleriyle çakışmayan bir durumda olabilir. Bu durumda parçacık çekirdek dışına kaçıp bozunmaya neden olamaz. Ancak gözlemler, tünelleme öncesi enerji yelpazesinin sınırlarını geniÅŸletip bunun tünelleme sonrası enerji bölgesine sızmasına, dolayısıyla da çekirdek bozunmasına yol açabilir. Kurizki, “eÄŸer gözlem iÅŸini yeterince hızlı yaparsanız, bozunma oranının arttığı gözlemleyebilirsiniz; demek ki, aynı süreç, beklenenin tam tersi etki yapıyor” diyor.
Ä°srailli araÅŸtırmacı, deneylerin birkaç yıl içinde öngörüsünü doÄŸrulayacağı konusunda güvenli. Hatta bu “kuantum antiZeno etkisi”nin, daha yaygın biçimde etki yaptığını, “istisna deÄŸil, kural olduÄŸunu” vurguluyor. Ancak bu savın kanıtlanması, kuantum mekaniÄŸindeki çok durumluluk ilkesinden yararlanarak son derece hızlı ve güçlü “kuantum bilgisayarları” geliÅŸtirmeye çalışan araÅŸtırmacıları hiç de memnun etmeyecek. Çünkü bazı fizikçiler kuantum bitlerinin içerdiÄŸi bilgiyi kaybetmelerinin önüne geçmek için Zeno etkisinden yararlanılabileceÄŸi görüşünü savunmaktaydılar. Hangi etkinin baskın çıkacağını, ilerideki deneyler ortaya koyacak. Gerçek ortaya çıkana kadarsa bizler de çaydanlığa bakmaya devam edeceÄŸiz.
Yorum Ekle