2022’de 6 Kere Kuantum Fiziği Aklımızı Patlattı



2022'de 6 Kere Kuantum Fiziği Aklımızı Patlattı

Kuantum dünyası her fırsatta sağduyuya meydan okuyor. Biyolojik evrimle yüzbinlerce yılda şekillenen modern insan beynimiz, aşina olduğumuz doğalcı bağlamın dışındaki şeyleri kavramak için mücadele ediyor. Çimenli bir ovada avını kovalayan bir avcıyı anlamak kolaydır; atom altı ölçeklerde meydana gelen çoğu şeyi anlamak, yıllarca süren yoğun bilim ve tonlarca korkunç matematik gerektirebilir. O halde, fizikçilerin her yıl, algımızın sınırlarının çok ötesinde, gerçekliğin derin dayanaklarından toplanan akıllara durgunluk veren yeni fikirler ve keşifler sunmaları şaşırtıcı değil. Buraya, Bilimsel amerikalı 2022’deki favorilerimizden bazılarını öne çıkarıyor.

Evren Biraz, Biraz Gerçekdışı

Bu yılki Nobel Fizik Ödülü, evrenin yerel olarak gerçek olmadığını kanıtlamak için onlarca yılını harcayan araştırmacılara gitti. Buradaki “yerel”, herhangi bir nesnenin -örneğin bir elmanın- evrenin diğer ucundaki olaylardan değil, yalnızca yakın çevresinden etkilenebileceği anlamına gelir. “Gerçek”, nasıl gözlemlendiğinden bağımsız olarak her nesnenin belirli özelliklere sahip olduğu anlamına gelir; hiçbir şekilde gözlerini kısarak bir elmayı kırmızıdan yeşile çeviremez. Birbirine dolanmış parçacıklarla yapılan dikkatli ve tekrarlanan deneyler dışında, görünüşte makul görünen bu tür kısıtlamaların, ölçebildiğimiz en temel gerçeklik seviyesi olan kuantum alemine her zaman uygulanmadığını kesin olarak göstermiştir. Yerel gerçekçiliğin ölümünün yaşam, evren ve şey için tam olarak ne anlama geldiğinden emin değilseniz, her şeymerak etmeyin: yalnız değilsiniz—fizikçilerin de kafası karışmış durumda.

Lazerler Zaman Kristalleri ve Daha Yüksek Boyutlara Portallar Yaratır

Olay örgüsü unsurları gibi görünse de kült-klasik bir bilim kurgu filmi, bu yılın başlarında yayınlanan birbiriyle alakasız iki makale, ışığı kuantum sınırında kullanmanın hiç de hayali olmayan yollarını anlatıyor. Bir çalışmada araştırmacılar, uzayda değil zamanda kristal benzeri periyodik yapılar sergileyen kuantum sistemleri olan lazer tabanlı zaman kristallerinin ilk kez inşa edildiğini bildirdi. Diğerinde, bir ekip lazer atımlarının kesin modellerinin, iyon dizilerini iki zaman boyutunu kaplayan maddenin daha önce hiç görülmemiş bir fazı gibi davranmaya nasıl ikna ettiğini ayrıntılarıyla anlattı. Önceki çalışma, laboratuvarların dışında zaman kristalleri yapmak için ucuz, sağlam mikroçiplere yol açabilir. İkincisi, kuantum bilgisayarların performansını artırmak için bir yöntem önerir. Yine de çoğumuz için bu çalışmalar en çok kokteyl partilerinde akıllı görünmek için yararlı olabilir.

Kuantum Telepati Yenilmez Bir Oyunu Fethediyor

Mermin-Peres sihirli kare (MPMS) oyunu, kişinin ancak oynamayarak kazanabileceği türden bir yarışmadır. Sudoku’nun bu kasvetli akrabası, bir kazanma koşulunu işbirliği içinde yerine getirmek için üçe üç ızgaradaki hücrelere sırayla +1 veya -1 değerini ekleyen iki katılımcıyı içerir. Oyuncuların başarılı olmak için eylemlerini koordine etmeleri gerekse de, iletişim kurmalarına izin verilmez. Ve her biri diğerinin hamlesini doğru tahmin etse bile, ikili yine de oyunun dokuz turunun yalnızca sekizini kazanabilir – tabii ki kuantum versiyonunu oynamadıkları sürece. Her hücreyi doldurmak için (+1 ve -1 arasında değer değiştirebilen) kübitler kullanılırsa, teorik olarak iki oyuncu, dokuz turun tamamında birbiriyle çelişen hareketlerden kaçınarak mükemmel bir koşu yapabilir. Bununla birlikte, pratikte, her hareketi doğru tahmin etme olasılığı yok denecek kadar zayıftır. Yine de oyuncular, her turda kübitler arasındaki karışıklığı dikkatli bir şekilde kullanarak, gerçekte iletişim kurmadan birbirlerinin eylemlerini tahmin edebilirler; bu, kuantum psödotelepati olarak bilinen can sıkıcı bir tekniktir. Temmuz ayında araştırmacılar, başarılı gerçek dünya gösterimi kusursuz performans elde etmek için bu stratejinin Bu tamamen eğlence ve oyun da değil: bu tür çalışmalar, dolaşık parçacıklar arasında bilginin nasıl paylaşılabileceğinin temel sınırlarını araştırıyor.

Test Edilemeyen Unruh Etkisini Test Etme

Einstein’ın özel görelilik kuramı ile atom altı parçacıkların davranışını modellemek için kullanılan kuantum mekaniği arasındaki zor bir birlik olan kuantum alan kuramının ilkelerine göre, boş uzay aslında boş değildir. Bunun yerine boşluk olarak algıladığımız şey, örtüşen enerji alanlarıyla doludur. Bu alanlardaki dalgalanmalar, esasen “yoktan” fotonlar, elektronlar ve diğer parçacıkları üretebilir. Bu tür tuhaf koşullardan kaynaklanacağı tahmin edilen çeşitli tuhaf fenomenler arasında en tuhafı, boşlukta hızlanan herhangi bir nesne tarafından çağrılan hayaletimsi parçacıklardan oluşan sıcak bir örtü olan Unruh etkisi olabilir. Adını 1976’da tanımlayan teorisyen Bill Unruh’tan alan bu etki o kadar incedir ki henüz gözlemlenmemiştir. Bu yakında değişebilir eğer Nisan ayında önerilen bir masaüstü deneyi başarıyla gerçekleştirilir. Deney, yoğun ve dikkatlice yapılandırılmış bir elektromanyetik alan boyunca tek bir elektronun hızlandırılmasını içerir. Teklif sahipleri, bu kurulumun Unruh etkisinin gözle görülür bir şekilde tezahür etmesi için hızlanma eşiğini düşürmesi ve onun anlaşılması zor kuantum parıltısını bir an için yakalama şansını artırması gerektiğini söylüyor.

Kuantum Dönüşünde Yeni Bir Açı

Kuantum fiziğinin tüm mantık dışı tuhaflıkları doğal nedenlere bağlı değildir. Bazıları, araştırmacıların belirli fenomenleri nasıl adlandırdıkları ve tanımladıkları konusundaki sorgulanabilir seçimlerinden kaynaklanan, tartışmaya açık bir şekilde daha çok kendi kendine yapılanlardır. Temel parçacıklara özgü açısal momentuma yapıştırılan etiket olan kuantum “spin” durumunu düşünün. Terim kafa karıştırıcı çünkü bu tür parçacıklar olumsuz fiziksel olarak dönüyorlardı – eğer atom altı jiroskopları basitçe döndürüyor olsalardı, dönüşleri inanılmaz derecede hızlı, ışık hızının çok üzerinde olurdu. Ancak kuantum dönüşü, elektronların ve diğer parçacıkların gözlemlenen davranışını açıklamak için çok önemlidir: aslında fiziksel olarak dönmeseler de, parçacıklar açıkça dönüyor. bir şey. Bu “bir şeyin” tam olarak ne olduğu, matematiksel denklemlerle azami doğrulukla yakalanabilir, ancak nedensel fiziksel temeli belirsizliğini koruyor. Nispeten yeni (ve oldukça tartışmalı) bir hipotez, bir açıklama için kuantum alan teorisine başvurur. Bu önermede, parçacıklar (kuantum alanlarındaki dalgalanmalardan ortaya çıkan) dönüşlerini (açısal momentum), bir şekilde rüzgar tarafından dönen bir türbin gibi, kaynak alanlarından kazanırlar. “Açısal momentumun bulunduğu yer burasıysa,” Bilimsel amerikalı‘ın bu fikirle ilgili makalesinde, “ışık hızından daha hızlı dönen bir elektron sorunu ortadan kalkar; alanın bir elektronun dönüşünü taşıyan bölgesi, sözde nokta benzeri elektronun kendisinden çok daha geniştir.”



Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/6-times-quantum-physics-blew-our-minds-in-2022/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir