Albert Einstein’ın yıllar önce şüpheyle yaklaştığı bu olgu, yeni deneyle birlikte daha somut biçimde doğrulanmış oldu.
Bilim insanlarının Nature Communications’ta yayımladığı çalışmaya göre, aşırı soğutulmuş helyum atomları yalnızca iç özellikleriyle değil, hareket yönü ve hızlarını belirleyen momentumları üzerinden de birbirine bağlanabiliyor.
Kuantum fiziğinde yeni bir eşik
Kuantum mekaniği’nin en sıradışı özelliklerinden biri olan dolanıklık, iki parçacığın birbirine bağlı hale gelmesini ifade ediyor. Bu durumda bir parçacık üzerindeki ölçüm, diğeri üzerinde anında etki yaratıyor.
Bu durum daha önce ışık parçacıkları (fotonlar) ve atomların içsel özelliklerinde gözlemlenmişti. Ancak kütlesi olan parçacıkların hareketinde ilk kez doğrulandı. Bu fark kritik, çünkü atomlar kütleye sahip ve dolayısıyla yerçekimiyle etkileşiyor.
Bilim insanlarına göre bu gelişme, gelecekte çok hassas kuantum sensörlerinin geliştirilmesine kapı aralayabilir. Bu sensörler, uzay-zamandaki dalgalanmaları ya da Dünya’nın iç yapısını haritalamakta kullanılabilir.
Deney nasıl yapıldı?
Araştırma ekibi, helyum atomlarını mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutarak bir Bose-Einstein yoğuşması oluşturdu. Bu durumda atomlar bağımsız davranmak yerine tek bir kuantum sistemi gibi hareket ediyor.
Daha sonra lazer darbeleriyle atomlar üç gruba ayrıldı: biri yukarı, biri aşağı hareket ederken diğeri sabit bırakıldı. Hareket eden atomlar sabit buluttan geçerken çarpışarak zıt yönlerde saçıldı ve birbirine bağlı yani dolanık çiftler oluşturdu.
Bu çiftlerin gerçekten dolanık olduğunu kanıtlamak için araştırmacılar, girişimyöntemine dayanan özel bir ölçüm sistemi kullandı. Elde edilen sonuçlar klasik fizik teorileriyle açıklanamayacak düzeyde güçlü korelasyonlar gösterdi.
‘Beynimiz bunu anlamak için tasarlanmadı’
Araştırmanın yazarlarından Sean Hodgman, sonucun teorik beklentilerle uyumlu olduğunu ancak yine de şaşırtıcı olduğunu vurguladı:
“Atomlar küçük katı parçacıklar gibi değil, adeta yayılmış bir yapı gibi davranıyor. Bu gerçekten çok tuhaf.”
Yaklaşık 20 yıllık bir hedefin sonucu olan deney için ekip, haftalarca veri topladı ve uzun bir hazırlık süreci yürüttü.
Kuantum ve kütleçekimi arasında köprü
Araştırmacılar şimdi bir adım daha ileri gitmeyi planlıyor. Farklı helyum izotoplarını çarpıştırarak hem momentum hem de kütle açısından dolanık sistemler üretmeyi hedefliyorlar.
Bu tür sistemler, Genel görelilik ile kuantum teorisi arasındaki en büyük sorunlardan biri olan uyumsuzluğu test etmek için yeni bir zemin sunabilir.
Bilim insanlarına göre bu deneyler, kuantum kütleçekimi teorilerinin sınanmasında kritik rol oynayabilir.