arama

İlk Kez Gözlemlenen Egzotik Fizik Olgusu

Optik dalgaları, sentetik manyetik alanları ve zamanın tersine çevrilmesini içeren egzotik bir fiziksel fenomen, onlarca yıl süren denemelerin ardından ilk kez doğrudan gözlendi.
  • paylaş
  • paylaş
  • paylaş
  • paylaş
  • paylaş
  • A. Erdinç Dal

⌛ Tahmini okuma süresi: 5 dakika

Yayınlanma Tarihi: 04 Ekim 2019 21:59

📝 Yazar: A. Erdinç Dal ✅ Editör: Aysuda Ceylan

Optik dalgaları, sentetik manyetik alanları ve zamanın tersine çevrilmesini içeren egzotik bir fiziksel fenomen, onlarca yıl süren denemelerin ardından ilk kez doğrudan gözlendi. Araştırmacılar, yeni bulgu topolojik evreler olarak bilinenlerin gerçekleşmesine ve nihayetinde hataya dayanıklı kuantum bilgisayarlarına doğru ilerlemelere yol açabileceğini söylüyor.

Bulgu, parçacıkların uğradığı dönüşümleri tanımlayan gösterge alanlarıyla ilgilidir. Ayar alanları, Abelyen ve Abelyen olmayan olarak bilinen iki sınıfa ayrılır. 1959’da bunu öngören teorisyenlerin adını taşıyan Aharonov-Bohm Etkisi, gösterge alanlarının – saf bir matematiksel yardım olmanın ötesinde – fiziksel sonuçları olduğunu doğruladı.

Ancak gözlemler sadece Abelyen sistemlerinde ya da ölçüm alanlarının değişmeli olduğu durumlarda işe yaradı – yani, zaman içinde hem ileri hem de geri aynı şekilde gerçekleşti. 1975 yılında Tai-Tsun Wu ve Chen-Ning Yang, Abelyen olmayan rejime olan etkisini düşünce deneyi olarak genelleştirdi. Bununla birlikte, Abelyen olmayan bir sistemdeki etkiyi gözlemlemenin mümkün olup olmadığı bile belli değildi. Fizikçiler, laboratuvarda etki yaratmanın yollarından yoksundu ve ayrıca üretilebilse bile etkiyi tespit etmekten de mahrum kaldılar. Şimdi bu bulmacaların ikisi de çözüldü ve gözlemler başarıyla gerçekleştirildi.

Araştırmada oluşturulan Abelyen olmayan ölçüm alanlarının varlığını doğrulamak için araştırmacılar tarafından girişim desenlerini (üstte) ve bir Wilson halkasını (altta) gösteren görüntüler üretilmiştir.

Etki, neredeyse tüm temel fiziksel olayların zamanla değişmez olması. Bu, parçacıkların ve kuvvetlerin etkileşiminin nasıl olduğu konusunda zaman içinde ileri ya da geri koşabileceği ve olayların her iki yönde nasıl yürütüldüğünün bir filmi olduğu anlamına gelir, bu yüzden asıl versiyonun hangisi olduğunu söylemenin bir yolu yoktur. Fakat birkaç egzotik fenomen bu zamanın simetrisini ihlal ediyor.

Soljačić, Aharonov-Bohm etkilerinin Abelyen versiyonunu oluşturmak ve zamanın ters simetrisinin kırılmasının başlı başına zor görevler olduğunu söylüyor. Ancak, etkinin Abelyen olmayan versiyonunu elde etmek için bu zamanın tersine çevrilmesi daha da büyük bir zorluktur.

Etkiyi üretmek için araştırmacılar foton polarizasyonunu kullanırlar. Daha sonra iki farklı çeşit zamana ters dönüş ürettiler. Optik dalgaların geometrik fazlarını etkileyen iki tür gösterge alanı üretmek için önce optik manyetik alanların ön yargılı bir kristalini göndererek, sonra da her ikisi de kopan zamanla değişen elektrik sinyalleriyle modüle ederek fiber optik kullandılar. zaman-ters simetrisi. Daha sonra, fiber optik sistemden ters yönlerde, saat yönünde veya saat yönünün tersine gönderildiğinde ışığın nasıl etkilendiğindeki farklılıkları ortaya çıkaran girişim kalıpları üretebildiler. Zamanın tersine dönme değişmezliğinin kırılması olmadan, kirişlerin aynı olması gerekirdi, fakat bunun yerine, girişim kalıpları, anlaşılmayan etkinin ayrıntılarını gösteren, öngörüldüğü gibi belirli farklılıklar ortaya koydu.

Yang, Aharonov-Bohm etkisinin orijinal Abelyen versiyonunun “bir dizi deneysel çaba ile gözlemlendiğini ancak Abelyen olmayan etkinin şu ana kadar gözlemlenmediğini” söyledi. Etkinin çeşitlemelerini araştırmak için klasik ve kuantum fiziksel rejimleri de dahil olmak üzere çok çeşitli potansiyel deneylere kapıyı açan “birçok şey yapmamıza izin veriyor” diyor.

Soljačić, “Bu ekibin tasarladığı deneysel yaklaşım,“Fotonlar, polaritonlar, kuantum gazları ve süperiletken quit’leri kullanarak kuantum simülasyonlarında egzotik topolojik fazların gerçekleşmesine ilham verebilir ”diyor. Fotoniklerin kendisi için bu, çeşitli optoelektronik uygulamalarda faydalı olabileceğini söylüyor. Ek olarak, grubun sentezleyebildiği Abelyen olmayan gösterge alanları, bir Abelyen Berry olmayan faz üretti ve “etkileşimlerle birleştiğinde, potansiyel olarak bir gün hataya dayanıklı topolojik kuantum hesaplaması için bir platform görevi görebilir” diyor.

Birincisi, kuantum hesaplaması için, deneyin tek bir cihazdan büyük olasılıkla bütün kafeslere ölçeklendirilmesi gerekir ve deneylerinde kullanılan lazer ışığı ışınları yerine, tek bir foton kaynağıyla çalışılmasını gerektirir. Soljačić, ancak mevcut formunda bile, sistemin güncel bir araştırma alanı olan topolojik fizikteki soruları keşfetmek için kullanılabileceğini söylüyor.

Harvard Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Ashvin Vishwanath, “Abelian Dışı olmayan evre, çağdaş fizikteki ilginç fikirleri anlamanın kapısı olan teorik bir mücevher” diyor. “İyi kontrollü ve özellikli bir bildiriyi rapor eden mevcut çalışmada hak ettiği deneysel ilgiyi gördüğünü gördüğüme sevindim. Bu çalışmanın hem daha karmaşık mimariler için doğrudan bir yapı taşı olarak hem de dolaylı olarak diğer gerçekleştirmelere ilham vermede ilerlemeyi teşvik etmesini bekliyorum.” dedi.

Bilimle kalın.

Referans: “Yangian, Chao Peng, Di Zhu, Hrvoje Buljan, John D. Joannopoulos, Bo Zhen ve Marin Soljačić, Science.