Yeni Zelanda Otago Üniversitesi Fizik Bölümünde bir araya getirilmiş lazerler, aynalar, vakum odası ve mikroskoplar gibi sayısız ekipmana ek olarak çok fazla zaman, enerji ve uzmanlık, bu olağanüstü kuantum sürecini araştırmak için gerekli bileşenleri sağladı. Araştırmacılar bu kuantum sürece daha önce yalnızca istatistiksel olarak kaydedilebilen karmaşık atomik yapıların etkileşimlerini gözlemlerken tanık olabilmişlerdi. Deney, mikroskobik dünyaya daha önce görülmemiş bir bakış açısı sunarak mevcut bilgileri geliştiriyor ve araştırmacıları sonuçlarıyla şaşırtıyor
Prof. Mikkel F. Andersen, yöntemi şöyle özetliyor: “3 atomu kapanla yakalayıp son derece hassas odaklı bir lazer kullanarak tost makinası büyüklüğündeki vakumlu (havasız) ortamda 1/1000.000 Kelvin seviyesine kadar soğutuyoruz. Kapanları yavaşça birbirine yaklaştırıp, ölçülebilir kontrollü etkileşimler oluşturuyoruz”.
3 atom birbirine yaklaştığında, ikisi bir molekül oluşturuyor ve bu süreçte ortaya çıkan enerji tüm atomları “tekmeliyor”. Mikroskop kamerası bu sürecin büyütülerek kaydedilmesini sağlıyor. Deneye liderlik eden Marvin Weyland, “Yalnızca iki atom bir molekül oluşturamaz. Kimyasal bir etkileşim için en az 3 atom gerekir.
Bizim çalışmamızla bu temel süreç ilk defa izole halde gözlemlenebildi ve daha önce büyük atom bulutlarında yaptığımız ölçümlerde beklemediğimiz birkaç sürprizle karşılaştık” diyor. Mesela, araştırmacılar tekil süreçlerin kesin sonuçlarını izleme fırsatı bulabildiler ve iki atomun deneyden dışarı çıktığı yeni bir süreç gözlemlediler.
Molekülleri teker teker kontrol etmek mümkün
Bugüne kadar çoklu atom gruplarıyla yapılan deneylerde bu seviyede bir detayı gözlemlemek mümkün olmamıştı. “Böylesi moleküler seviyede çalışarak atomların birbirleriyle nasıl çarpıştığı ve etkileşim kurduğuna dair daha fazla bilgiye sahip oluyoruz. Bu teknik geliştikçe bazı kimyasallarda molekülleri teker teker kontrol etmek mümkün olabilir” diyor Weyland. Prof. Andersen, bu teknik ve detayın kuantum fiziğine uzak kimseler tarafından anlaşılmasının zor olabileceğini kabul ediyor; ancak pratik uygulamaların gelecekte kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinde etkili olacağını düşünüyor
“Daha ufak ve daha küçük ölçekte üretime dair araştırmalar, onlarca yıldır teknolojik gelişmelerin belkemiğini oluşturuyor. Günümüzde akıllı telefonların, 1980’li yıllardaki süper bilgisayarlardan çok daha güçlü olmasını da buna borçluyuz. Araştırmamız, mümkün olabilecek en küçük ölçekte üretimi, yani atomik seviyede üretimi gerçekleştirmeyi amaçlıyor.
Yaptığımız keşiflerin gelecekteki teknolojik yenilikleri nasıl etkilediğini görmek müthiş olacak” diyor Andersen. Deneyin bulguları, bir molekül oluşturmanın, diğer araştırmalarla ve teorik hesaplarla tahmin edilenden çok daha uzun sürdüğünü gösteriyor. Araştırmacılar, deneysel kuantum mekaniği alanında daha fazla teorik çalışma yapılması gerektiğini vurguluyorlar