Bildiğimiz üzere, fizikçiler yirmi yıldır oldukça dikkat çekici bir egzotik molekül ailesinin varlığını öngörüyorlardı. Bu aile, elektronlarından birinin çekirdekten çok uzağa savrulması sonucunda sıradan atomlara bağlanan dev atomlardan oluşuyor ve bu uzak elektron, ikili yapıyı tuhaf ve çeşitli şekillere sokuyor. Physical Review Letters dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmayı incelediğimizde, bu "kuantum hayvanat bahçesinin" son üyesinin nihayet tespit edildiğini görüyoruz. Almanya'daki RPTU Kaiserslautern-Landau Üniversitesinden Herwig Ott liderliğindeki fizikçi ekibi, "kelebek" molekülünü oluşturup gözlemlemeyi başararak bu zorlu yapı için 20 yıldır süren avı tamamlamış oldu.
Bu kuantum hayvanat bahçesindeki moleküller, ultra uzun menzilli Rydberg moleküller olarak bilinen bir sınıfa aittir. Bu moleküller, sıradan bir atomun bir Rydberg atomuna bağlanmasıyla oluşur. Rydberg atomlarında en dıştaki elektron çekirdekten o kadar uzağa uyarılmıştır ki, atom normal boyutunun binlerce katına kadar şişer.
Görüyoruz ki bu uzak elektronların çizdiği yörünge şekilleri, her bir molekül türüne kendi karakterini ve lakabını kazandırıyor. Bazıları trilobitleri andıran karmaşık loblu yapılara sahipken, diğerleri bir kelebeğin kanatlı dış hatlarını oluşturacak şekilde yayılır. Bildiğimiz gibi, bu moleküller elektrik alanlarına sıradan moleküllerden binlerce kat daha duyarlıdır ve bu durum, onları kuantum dünyasını araştırmak için özellikle kullanışlı nesneler haline getirir.
Ancak bugüne kadar kelebek çeşidini deneysel olarak üretmek araştırmacılar için özellikle zor olmuştu. Bunun nedeni, gereken özel kuantum spin konfigürasyonunun, yani "spin-tekli" durumun, daha önceki deneylerde görülen "spin-üçlü" konfigürasyonlara kıyasla çok daha zayıf bir moleküler bağa yol açmasıdır.
Kuantum Teorisiyle Eşleşen Gözlemler
Araştırma ekibi, kelebek molekülünü var olmaya ikna etmek için öncelikle lazerlerin ve elektromanyetik tuzakların bir kombinasyonunu kullandı. Bu yöntemle rubidyum atomlarını mutlak sıfırın birkaç milyonda biri derecesine kadar soğuttular. Daha sonra, bazı atomları Rydberg durumlarına itmek ve en dıştaki elektronlarını çekirdeklerinden uzağa göndermek için dikkatlice ayarlanmış üç lazer darbesi dizisini uyguladılar.
Doğru lazer frekansını bulmak oldukça zahmetli bir işti ve moleküllerin nihayet ortaya çıkmasından önce haftalarca ince ayar yapılması gerekti. Ancak doğru frekansa nihayet ulaşıldığında, elde edilen sonuçlar oldukça çarpıcıydı. Gözlemlenen kelebek moleküllerinin çapı yaklaşık 25 nanometre boyutundaydı. Bu boyut, bir DNA sarmalının genişliğinden bile daha büyüktür.
Araştırmacıların sonuçlarını incelediğimizde, elektron bulutlarının karakteristik kanatlı şeklinin teorik tahminlerle yakından eşleştiğini fark ediyoruz. Ekip, moleküllerin bağlanma enerjilerini, elektrik alanlarına duyarlılıklarını ve parçalanmadan önce ne kadar hayatta kaldıklarını ölçtüklerinde, sonuçların baştan sona teoriyle uyumlu olduğunu ortaya koydu.
Yeni Deneylere ve Anti Madde Araştırmalarına Doğru
Bu sonucun, kuantum hayvanat bahçesini tamamlamanın da ötesine geçerek tamamen yeni deney alanlarına işaret edebileceğini söyleyebiliriz. Deneysel fizikçiler için kelebek molekülü, ultra soğuk anyonlar yaratma yolunda önemli bir basamak olarak görülüyor. Ultra soğuk anyonlar, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutulmuş negatif yüklü atomlardır ve bugüne kadar bilinen tüm geleneksel soğutma yöntemlerine direnç göstermişlerdir.
Bu parçacıkları laboratuvarda yaratma yeteneği sayesinde ultra soğuk anyonların, temel fizik yasalarının hassas testlerine olanak tanıyabileceğini öngörüyoruz. Ayrıca bu tür atılımların anti madde araştırmalarında yepyeni ufuklar açma potansiyeli taşıdığını da eklemek gerekir.
Evrim Ağacı, sizlerin sayesinde bağımsız bir bilim iletişim platformu olmaya devam edecek!
Evrim Ağacı'nda tek bir hedefimiz var: Bilimsel gerçekleri en doğru, tarafsız ve kolay anlaşılır şekilde Türkiye'ye ulaştırmak. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi Türkiye'de bilim anlatmak hiç kolay bir iş değil; hele ki bir yandan ekonomik bir hayatta kalma mücadelesi verirken...
O nedenle sizin desteklerinize ihtiyacımız var. Eğer yazılarımızı okuyanların %1'i bize bütçesinin elverdiği kadar destek olmayı seçseydi, bir daha tek bir reklam göstermeden Evrim Ağacı'nın bütün bilim iletişimi faaliyetlerini sürdürebilirdik. Bir düşünün: sadece %1'i...
O %1'i inşa etmemize yardım eder misiniz? Evrim Ağacı Premium üyesi olarak, ekibimizin size ve Türkiye'ye bilimi daha etkili ve profesyonel bir şekilde ulaştırmamızı mümkün kılmış olacaksınız. Ayrıca size olan minnetimizin bir ifadesi olarak, çok sayıda ayrıcalığa erişim sağlayacaksınız.
Avantajlarımız
"Maddi Destekçi" Rozeti
Reklamsız Deneyim
%10 Daha Fazla UP Kazanımı
Özel İçeriklere Erişim
+5 Quiz Oluşturma Hakkı
Özel Profil Görünümü
+1 İçerik Boostlama Hakkı
ve Daha Fazlası İçin...
Aylık
Tek Sefer
Destek Ol
₺50/Aylık
Özetini Oku
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla
Makalelerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu makalemizle ilgili merak ettiğin bir şey mi var? Buraya tıklayarak sorabilirsin.
Soru & Cevap Platformuna Git
This work is an exact translation of the article originally published in Phys.org. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.
