Araştırmacılar boşlukta nanopartiküller üzerinde “hiçlik” tarafından hareket etmelerini sağlayarak etki gösteren yeni bir kuvvet keşfetti.
Kuantum fiziği bildiğimiz anlamdaki “hiçliğin” aslında var olmadığını açıklığa kavuşturmaya yeni başlıyor elbette. Boşluklar bile çok ufak elektromagnetik dalgalanmalarla dolu. Bu yeni araştırma da madde dünyasının mikro düzeyinde iş başında olan bilinmeyen güçlere yönelik bir delil niteliğinde.
Boşlukta kuvvet nasıl var olabiliyor peki? Klasik fizikten ilk öğrendiğimiz şeylerden biri maddeden tamamen yoksun bir boşlukta sürtünme gerçekleşemediği; boşluk nesneler üzerinde herhangi bir güç ya da kuvvet uygulayamaz çünkü.
Ancak son yıllarda kuantum fizikçileri boşlukların da foton aktivitelerine etki eden çok küçük elektromanyetik dalgalanmalarla dolu olduğunu ve nesneler üzerinde ölçülebilir bir kuvvet ürettiklerini gösterdi.
Casimir etkisi olarak bilinen bu kuvvet fizikçiler tarafından ilk olarak 1948 yılında öngörülmüştü. Yapılan bu yeni araştırma ise bu etkinin tahmin edilenden çok daha güçlü olduğunu gösterdi.
Peki bu etkinin önemi ne? Casimir etkisi yalnızca kuantum düzeyinde ölçülebilir durumda ancak tüm maddeler üzerinde muazzam bir etkiye sahip.
New Mexico Üniversitesi’nde araştırmaya öncülük eden Alejandro Manjavacas’ın konuyla ilgili yorumu şu şekilde:
“Bu araştırmalar çok büyük önem taşıyor; çünkü bu tarz kuvvetlerin var olan her şeye egemen olduğu o küçücük boyutlarda nanoteknoloji geliştiriyoruz. Casimir etkisinin var olduğunu biliyoruz, yapmaya çalıştığımız şey ise bu etkinin çok küçük parçacıklar üzerindeki genel etkisini tespit etmek.”
Casimir etkisinin nanopartikülleri başka ne şekillerde etkileyebileceğini bulmak için, araştırma ekibi boşlukta düz bir yüzey yakınında hareket halinde olan nanopartikülleri gözlemledi.
Bu gözlem sonucunda, nanopartiküller yüzeye temas etmese bile Casimir etkisinin bu nanopartiküllere yanal (yana doğru) bir itme uygulayabildiği tespit edildi.
Bunu şöyle canlandıralım gözümüzde: elimizde aralıksız olarak foton bombardımanına tutulan bir yüzey yakınında rotasyon halinde olan ufak bir küremiz var. Fotonlar bir yandan bu kürenin rotasyonunu yavaşlatırken, bir yandan da kürenin yanal yönde hareket etmesine sebep olur.
Klasik fizik dünyasında bu yanal hareketin gerçekleşmesi için küre ile yüzey arasında bir sürtünme olması gerekir. Fakat kuantum dünyasında buna gerek yok, küre yüzeye temas etmiyor olsa bile bu hareket gerçekleşebilir.
“Nanopartiküller gerçekte yüzeyden ayrı olmasına rağmen sanki yüzeyle temas halindeymişçesine yanal bir harekete maruz kalıyor.” diyor Manjavacas. “İlginç bir reaksiyon; ilginç ama mühendisler adına büyük bir öneme sahip olabilecek türden.”
Bu gelişmeler nanoteknoloji geliştirmek adına olduğu kadar kuantum bilgisayarları gibi cihazlar üretmek adına da önemli işlevlere sahip olabilir.
Enteresan bir durum daha var; araştırmacılar parçacık ile yüzey arasındaki mesafeyi değiştirerek etki gösteren kuvvetin yönünü kontrol edebileceklerine, bunun da nano ölçekte maddeyi manipüle etmek için daha iyi yöntemler arayan mühendis ve araştırmacılar adına ilerde oldukça faydalı olabileceğine işaret ediyor.
Hâlihazırda gereken ise elde edilen bulguların farklı ekipler tarafından da elde edilmesi ve onaylanması. “Boşluk” içerisinde nanopartikülleri yönlendirebilecek büyüleyici bir kuvvetin varlığına dair elde ettiğimiz kanıtlar öylesine heyecan verici ki kuantum dünyasında olan bitenleri anlamaya bir adım daha yaklaştığımız hissini veriyor.
Leyla Belma Gazi
Editörün notu: Bu yazı aynı başlıkla, daha önce fizikist.com web sitesinde yayımlanmıştır.
Dünyalılar (www.dunyalilar.org)