Işığın en küçük parçası olarak adlandırılan fotonları bir molekül oluşturacak şekilde birbirine bağlamayı başaran bilim adamları, şimdiye kadar sadece teoride mevcut olan, daha önce görülmemiş bir madde biçimi yarattı.
Harvard Üniversitesi'nden Fizik Profesörü Mikhail Lukin ile Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Yüksekokulundan Fizik Profesörü Vladan Vuletic'in başkanlığındaki bilim ekibinin yaptığı araştırmada keşfedilen "fotonik moleküller", Nature adlı bilimsel derginin dünkü sayısında bilim dünyasına tanıtıldı.
Fotonların yıllardan beri birbirleriyle etkileşime girmeyen kütlesiz parçacıklar olarak tanımlandığına işaret eden Lukin, yaptıkları keşfin, ışığın doğasına ait onlarca yıldan beri kabul edilenleri tersine çevirdiğini vurguladı.
Işığın özelliklerine ilişkin bilinenlerin büyük bir kısmının fotonların kütlesiz olmaları nedeniyle birbirleriyle etkileşime girmediklerine dayalı olduğuna işaret eden Lukin, "Yaptığmız şey fotonların, sanki bir kütleleri varmışçasına birbirleriyle etkileşime girmelerini ve moleküller oluşturmalarını sağlayacak özel bir ortam yaratmaktı" dedi. Lukin, bu tip fotonik bağlanma durumunun teoride uzun bir süre konuşulmuş olmasına karşın daha önce hiçbir zaman gözle görülmediğini ifade etti.
Yaptıkları keşifle Jedi kılıçları arasındaki analojinin yersiz olmadığını vurgulayan Lukin, "Bu fotonlar birbirleriyle etkileşime girdiklerinde birbirlerini itiyor ve yansıtıyorlar. Burada ortaya çıkan fizik filmlerde gördüğümüzün benzeri" dedi.
Yeni madde biçimi nasıl yaratıldı
Yeni madde biçimini yaratmak için önce havası alınmış bir odacığa rubidyum atomları pompalayan araştırmacılar, daha sonra burada yarattıkları atomik bulutu, lazerler yardımıyla mutlak 0 derecenin sadece birkaç derece üstüne gelecek şekilde soğuttu. Son derece zayıf lazer darbeleri kullanan araştırmacılar daha sonra atom bulutunun içine fotonları tek tek gönderdi.
Soğuk atomik buluta giren fotonların, enerjilerinin gittikleri yol üzerindeki atomları harekete geçirmesine bağlı olarak önemli ölçüde yavaşladığını anlatan Lukin, foton bulut içinde yol alırken bu enerjinin bir atomdan diğerine dokunarak geçtiğini ve sonuçta atomik buluttan fotonla birlikte çıktığını belirtti. Lukin, yaptıkları incelemede ortamdan çıkan fotonların özelliklerini kaybetmemiş olduğunu gözlemlemelerinin kendisi ve arkadaşlarının hayretler içinde bıraktığını ifade etti.
Bu olayın ışığın bir bardak suyun içinden yansımasına benzediğini anlatan Lukin, " Bu örnekte ışık suya girer, enerjisinin bir bölümü ortama dokunur. Bu durumda suyun içinde ışık ve madde birlikte bulunur. Ancak ortamdan çıktığında hala ışıktır. Bizim keşfimizdeki süreç de buna benziyor ancak biraz daha aşırı uçlarda olacak şekilde. Burada ışık çok büyük ölçüde yavaşlıyor. Bu durumda su örneğindeki yansımadan çok daha büyük miktarda enerji kaybına uğruyor" dedi.
Fotonik moleküllerin oluşumunun bilimsel açıklaması
Lukin, fotonik moleküllerin, bir atom harekete geçirildiğinde, yakınındaki atomların aynı derecede harekete geçirilemeyeceğini öngören Rydberg ablukası olarak tanımlanan bir etkiyle oluştuğunu belirtti.
Uygulamada bu etki, iki fotonun atomik buluta girdiğinde birinci fotonun bir atomu hareke geçirmesi ancak ikinci fotonun yakınındaki atomları harekete geçirebilecek duruma gelmesinden önce ileriye gitmek zorunda olması anlamına geliyor.
Bu durumun, iki fotonun, enerjilerinin atomlara dokunarak yol alması nedeniyle, bulut içinde birbirlerini itmeleri ve çekmeleri sonucunu doğurduğunu anlatan Lukin, "Bu, atomik etkileşim aracılığıyla ortaya çıkan bir fotonik etkileşimdir. Bu durum iki fotonun tek bir molekül gibi davranmasını sağlıyor. Böylece ortamdan tek bir foton yerine, çok büyük bir oranda iki foton olarak çıkıyorlar" dedi.
Sabah
