Bilim insanları, yalnızca ikisi ve üçüncüsü boyutla kısıtlı olmadığımızı gösteren tek keşifle, tek boyutlu sistemlerde ayarlanabilir “anyonların" varlığını ortaya koydu.
Bilim dünyasında ilköğretim parçacıklar uzunluğu süredir fermiyonlar ve bozonlar olarak ikisi esas sınıfa ayrılıyor.
Üç boyutlu uzayda bu ayrım uç net. Spin kıymeti hepsi rakam olan parçacıklar (örneğin fotonlar ve Higgs bozonu) bozon; yarım hepsi rakam spine malik olanlar (elektronlar ve nötrinolar gibi) ise fermiyon olarak tanımlanıyor. Bozonlar benzer kuantum durumunu aktarabilirken fermiyonlar aktaramıyor, bu sayede maddeler “çökmeden” varlığını sürdürüyor.
Ancak fizik, ölçü sayısı azaldığında bu netler ayrımın bulanıklaştığını gösteriyor.
“ÜÇÜNCÜ KRALLIK” ANYONLAR
Yaklaşık yarım yüzyıldır teorik olarak bilinen anyonlar, ikisi boyutlu sistemlerde ortaya çıkan ve özellikleri fermiyonlarla bozonlar arasında mekan saha kuazi-parçacıklar olarak tanımlanıyor. Kavram, Nobel ödüllü Amerikalı fizikçi Frank Wilczek tarafından ortaya atıldı. Wilczek, bu parçacıkların “herhangi tek şey” (any) olabilen doğasına gönderme yaparak onlara “anyon” adını vermişti.
Anyonların deneysel varlığı ise bununla birlikte 2020 yılında, tekbaşına atom kalınlığındaki ikisi boyutlu yarı iletkenlerde doğrulandı. Bu keşif, kuantum fiziğinde ehemmiyetli tek dönüm noktası olarak kıymetlendirildi.
BİR BOYUTTA DA VARLAR
Son olarak, Japonya’daki Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) ile ABD’deki University of Oklahoma incelemecıları, anyonların tek boyutlu sistemlerde da var olabileceğini gösterdi.
Thomas Busch, Raúl Hidalgo-Sacoto ve Doerte Blume imzalı ikisi değişik çalışma, hakemli ilim dergisi Physical Review A’de yayımlandı. Araştırmacılar, yalnızca tek boyutlu anyonların varlığını göstermekle kalmadı; benzer zamanda bu parçacıkların “değiş tokuş istatistiklerinin” ayarlanabileceğini da ortaya koydu.
Kuantum mekaniğinde parçacıkların çeşitünü belirleyen en eleştirel özelliklerden biri, ikisi özdeş parçacık mekan değiştirdiğinde sistemin ne şekilde davrandığıdır. Üç boyutta bu “değişim faktörü” yalnızca ikisi kıymet alabilir: +1 (bozon) ya da -1 (fermiyon). Ancak ikisi boyutta bu kıymet -1 ile +1 arasında devamlı tek aralıkta değişebilir — işte bu aralıktaki kıymetler anyonlara karşılık gelir.
Araştırmaya göre, tek boyutta da bu zor ikili yapıları bozuluyor. Bir boyutlu sistemlerde parçacıkların hareket alanı oğullar seviye kısıtlı olduğu için birbirlerinin içinden geçti güçunda kalıyorlar. Bu durum, değişimi faktörünün yüksek boyutlardakinden değişik davranmasına yolda açıyor. Bilim insanları, bu özelliğin parçacıklar arasındaki kısa menzilli tesirleşimin gücüyle bağlantılı olabileceğini düşünüyor.
TEMEL FİZİĞE YENİ PENCERE
Araştırmacılar, tek boyutlu anyonların yalnızca teorik tek ihtimal olmadığını, benzer zamanda özelliklerinin matematiksel olarak haritalanabildiğini vurguluyor. Bu gelişme, kuantum dünyanın ilköğretim ilkelerini yeniden düşünmeye giriş aralayabilir.
Eğer deneysel olarak da doğrulanırsa, bu buluş yalnızca parçacık fiziğinin sınıflandırma sistemini genişletmekle kalmayacak; benzer zamanda kuantum malumat yöntem ve egzotik maddeler halleri gibi alanlarda da yepyeni uygulamaların önünü açabilecek.
Fizikte “üçüncü krallık” olarak anılan anyonlar, evrenin en ilköğretim yapıları taşlarına dair anlayışımızı değiştirmeye aday görünüyor.
English (US) ·