Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Imperial fizikçileri, optik özellikleri femtosaniyeler içinde değiştirebilen malzemeler kullanarak, ışığın doğasına dair içgörüler sağlayan ve ışığı hem uzayda hem de zamanda kontrol edebilen gelişmiş malzemelerin önünü açan çift yarık deneyini zamanda gerçekleştirdiler."
Time-Bending Experiment: Physicists Reveal Quantum Nature of Light in a New Dimension
İmparatorluk fizikçileri, ışığın uzay yerine zamanda parçacık ve dalga olarak davrandığını gösteren ünlü çift yarık deneyini yeniden oluşturdular.
Çığır açan bir gelişmeyle Imperial College London fizikçileri, ışığın uzaydan ziyade zamanda hem parçacık hem de dalga olarak davrandığını gösteren tarihi çift yarık deneyini yeniden oluşturdu. Ekip, optik özelliklerini femtosaniyeler içinde değiştirebilen malzemeler kullanarak, ışığı ince bir indiyum-kalay-oksit filminden başarıyla geçirdi ve ışığın geçmesi için zamansal "yarıklar" oluşturdu.
Deney sadece ışığın temel doğasına dair içgörüler sunmakla kalmıyor, aynı zamanda ışığı hem uzayda hem de zamanda kontrol etmek için gelişmiş malzemeler geliştirmek için bir basamak görevi görüyor. Bu malzemeler potansiyel olarak yeni teknolojilere katkıda bulunabilir ve kara delikler gibi temel fizik olaylarının incelenmesine yardımcı olabilir.
Deney, yeni teknolojilerde veya fizikteki temel soruları keşfetmek için kullanılabilecek optik özelliklerini saniyenin kesirlerinde değiştirebilen malzemelere dayanıyor.
Thomas Young tarafından 1801 yılında Kraliyet Enstitüsü'nde gerçekleştirilen orijinal çift yarık deneyi, ışığın bir dalga gibi davrandığını göstermiştir. Ancak daha sonraki deneyler ışığın aslında hem dalga hem de parçacık gibi davrandığını göstererek kuantum doğasını ortaya çıkardı.
Bu deneylerin kuantum fiziği üzerinde derin bir etkisi oldu ve sadece ışığın değil, elektronlar, nötronlar ve tüm atomlar dahil olmak üzere diğer 'parçacıkların' ikili parçacık ve dalga doğasını ortaya çıkardı.
Şimdi, Imperial College London fizikçilerinin liderliğindeki bir ekip, deneyi uzay yerine zamanda 'yarıklar' kullanarak gerçekleştirdi. Bunu, özelliklerini femtosaniyeler (saniyenin katrilyonda biri) içinde değiştiren ve ışığın yalnızca belirli zamanlarda hızlı bir şekilde geçmesine izin veren bir malzemeden ışık göndererek başardılar.
Imperial Fizik Bölümü'nden baş araştırmacı Profesör Riccardo Sapienza şunları söylğyor: "Deneyimiz ışığın temel doğası hakkında daha fazla bilgi verirken, ışığı hem uzayda hem de zamanda hassas bir şekilde kontrol edebilen nihai malzemelerin yaratılması için bir basamak görevi görüyor."
Deneyin ayrıntıları (3 Nisan 2023) Nature Physics dergisinde yayımlandı.
Proje üyesi Romain Tirole, Imperial College London'daki çalışmada kullanılan ekipmanı ayarlıyor. Kaynak: Thomas Angus, Imperial College London
Orijinal çift yarıklı düzenek, ışığı içinde iki ince paralel yarık bulunan opak bir ekrana yönlendirmeyi içeriyordu. Ekranın arkasında, içinden geçen ışık için bir dedektör vardı.
Yarıklardan bir dalga olarak geçmek için ışık, her bir yarıktan geçen iki dalgaya bölünür. Bu dalgalar diğer tarafta tekrar karşılaştıklarında birbirleriyle 'girişim' yaparlar. Dalganın tepe noktalarının buluştuğu yerde birbirlerini güçlendirirler, ancak bir tepe ve bir çukurun buluştuğu yerde birbirlerini iptal ederler. Bu da dedektör üzerinde daha fazla ışık ve daha az ışık bölgelerinden oluşan çizgili bir desen oluşturur.
Işık aynı zamanda foton adı verilen 'parçacıklara' ayrılabilir ve bunlar dedektöre her seferinde bir tane çarparak kaydedilebilir, böylece çizgili girişim deseni yavaş yavaş oluşur. Araştırmacılar her seferinde sadece bir foton ateşlediklerinde bile, sanki foton ikiye bölünmüş ve her iki yarıktan da geçmiş gibi girişim deseni ortaya çıktı.
Deneyin klasik versiyonunda, fiziksel yarıklardan çıkan ışık yönünü değiştirir, bu nedenle girişim deseni ışığın açısal profiline yazılır. Bunun yerine, yeni deneydeki zaman yarıkları ışığın frekansını değiştirerek rengini değiştiriyor. Bu da birbiriyle etkileşime giren ışık renkleri yaratarak, girişim tipi bir desen oluşturmak için belirli renkleri güçlendirir ve iptal eder.
Ekibin kullandığı malzeme, çoğu cep telefonu ekranını oluşturan ince bir indiyum-kalay-oksit filmiydi. Malzemenin yansıtıcılığı lazerler tarafından ultra hızlı zaman ölçeklerinde değiştirilerek ışık için 'yarıklar' oluşturuldu. Malzeme, ekibin lazer kontrolüne beklediğinden çok daha hızlı yanıt verdi ve yansıtıcılığını birkaç femtosaniye içinde değiştirdi.
Bu malzeme bir metamalzeme - doğada bulunmayan özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanmış bir malzeme. Işığın bu şekilde hassas kontrolü metamalzemelerin vaatlerinden biridir ve uzaysal kontrolle birleştiğinde, kara delikler gibi temel fizik olaylarını incelemek için yeni teknolojiler ve hatta analoglar yaratabilir.
Eş yazar Profesör Sir John Pendry şunları söylüyor: "Çift zaman yarığı deneyi, bir ışık darbesinin zamansal yapısını radyasyonun bir periyodu ölçeğinde çözebilen yepyeni bir spektroskopinin kapısını açıyor."
Ekip bundan sonra bu fenomeni, atomik kristale benzeyen ancak optik özelliklerin zamanla değiştiği bir 'zaman kristalinde' keşfetmek istiyor.
Ortak yazar Profesör Stefan Maier, "Zaman kristalleri kavramı ultra hızlı, paralelleştirilmiş optik anahtarlara yol açma potansiyeline sahiptir." diyor.
IMPERIAL COLLEGE LONDRA, 3 Nisan 2023, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 03.05.2023, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: "Optik frekanslarda çift yarıklı zaman kırınımı" Romain Tirole, Stefano Vezzoli, Emanuele Galiffi, Iain Robertson, Dries Maurice, Benjamin Tilmann, Stefan A. Maier, John B. Pendry ve Riccardo Sapienza, 3 Nisan 2023, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-023-01993-w
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.