Beysbol topları, araçlar ve gezegenler gibi büyük nesneler, Sir Isaac Newton tarafından formüle edilen klasik mekanik yasalarına (Newton'un hareket yasaları) göre davranır. Öte yandan atomlar ve atom altı parçacıklar gibi küçük olanlar ise bir nesnenin hem dalga hem de parçacık gibi davranabildiği kuantum mekaniği tarafından yönetilir.
Klasik ve kuantum alemleri arasındaki sınır her zaman büyük ilgi uyandırmıştır. Şimdiyse bir şeyi diğerinden "daha fazla kuantum" yapan şeyin ne olduğu sorusunu ele alan fizikçiler, ilk defa herhangi bir şeyin (parçacık, atom, molekül ve hatta bir gezegen) sergilediği kuantumluluk derecesini matematiksel olarak tanımlamanın bir yolunu buldular.
Sonuçlar, ekibin "Kuantumluluğun Kralları ve Kraliçeleri" olarak adlandırdığı, bir sistemin kuantumluluğunu ölçmenin ve "en kuantum durumlarını" tanımlamanın yolunu gösteriyor. Çalışma, evren anlayışımıza yeni bir boyut katmanın yanı sıra yerçekimi dalgası detektörleri ve ultra hassas ölçüm cihazları gibi kuantum teknolojilerinde de uygulama alanı bulabilir.
Gerçekliğin kalbi:
Gerçekliğin atom altı kalbinde, kuantum mekaniğinin tuhaf dünyası hüküm sürüyor. Bu akıl almaz kurallara göre elektronlar gibi küçük atom altı parçacıklar, garip durumların süper pozisyonlarında eşleşebilir; yani bir elektron aynı anda birden fazla durumda var olabilir ve bir atom etrafındaki konumları ve hatta momentumları gözlemlenene kadar sabitlenmez.
Öte yandan klasik nesneler, deneyimlerimizin normal günlük kurallarına uyar. Bilardo topları birbirine vurur, gülleler parabolik yaylar boyunca uçar ve gezegenler, meşhur fiziksel denklemlere göre yörüngeleri etrafında döner.
Bu noktada araştırmacılar, kozmostaki bazı varlıkların klasik olarak tanımlanabildiği, diğerlerinin ise olasılıksal kuantum yasalarına tabi olduğu bu tuhaf durum üzerinde uzun zamandır kafa yoruyorlar. Çalışmanın ortak yazarlarından olan Madrid Complutense Üniversitesi'nden Luis Sanchez-Soto, düzenlenen konferansta bir katılımcının kendisine sorduğu bir sistemin içinde olabileceği "en kuantum halinin" ne olacağı sorusu üzerine harekete geçtiğini söylüyor.
Kuantumluluğu ölçmek:
Kuantumluluğu ölçmeye yönelik önceki denemeler, ışık parçacıkları içerenler gibi belirli kuantum sistemlerini ele aldı ve bu nedenle sonuçların, atomlar gibi farklı parçacıkları içeren diğer sistemlere uygulanması mümkün gözükmüyordu. Makalenin başyazarı Aaron Goldberg, ortak yazarlardan Luis Sanchez-Soto ve geri kalan araştırmacılar, bunun yerine kuantum hallerindeki aşırılıklarını tanımlamanın genel bir yolunu araştırdılar.
Goldberg, "Bunu herhangi bir kuantum sistemine -atomlar, moleküller, ışık ve hatta bunların kombinasyonları- aynı yol gösterici ilkeleri kullanarak uygulayabiliriz" dedi. Bu kuantum aşırılıklarının en az iki farklı türde olabileceğini bulan ekip, bazılarını "Krallar" ve diğerlerini de eşsiz doğaları nedeniyle "Kraliçeler" olarak adlandırdı.
Peki, bir şeyin "en kuantum" olması tam olarak ne anlama geliyor? Bunun oldukça matematiksel olduğu ve görselleştirilmesinin bir hayli zor olduğu söylenebilir. Ancak İngiltere'deki Sheffield Üniversitesi'nden fizikçi Pieter Kok, bunu daha iyi kavramak için bir yol önerdi. WordsSideKick.com'a konuşan Kik, en temel fiziksel sistemlerden biri olan basit bir harmonik osilatörü; yani bir yayın ucunda ileri geri hareket eden bir topu örnek gösterdi.
Bir kuantum parçacığı, aldığı ilk vuruşa bağlı olarak belirli zamanlarda bulunan bu top ve yay sistemi gibi davranırsa, klasik uç noktadadır. Ancak parçacık kuantum mekanik olarak tanımlansaydı, iyi tanımlanmış bir konumu olmaz ve yay ve topun yolu boyunca bulunurdu.
Tuhaflıklarına rağmen Kok, sonuçları oldukça faydalı buluyor ve yaygın uygulama bulacaklarını düşünüyor. Kendisi aynı zamanda bu çalışma hakkında "Bir sistemin yapabileceği en kuantum olarak hareket ettiği yerde temel bir sınır olduğunu bilmek, ışık hızının var olduğunu bilmek gibidir" dedi ve "Analiz edilmesi karmaşık olan şeylere kısıtlamalar getiriyor" diye ekledi.