Doğanın en küçük alanlarında onlarca yıl süren araştırmalardan sonra, fizikçiler nihayet anyonların var olduğuna dair kanıt buldular. İlk olarak 1980’lerin başında teorisyenler tarafından tahmin edilen bu parçacık benzeri nesneler sadece iki boyutla sınırlı alemlerde ve daha sonra sadece belirli koşullar altında ortaya çıkar – mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda ve güçlü bir manyetik alanın varlığında olduğu gibi.
Fizikçiler anyonlar konusunda sadece keşifleri onlarca yıllık teorik çalışmaları doğruladığı için değil, aynı zamanda pratik nedenlerden dolayı da heyecan duyuyorlar. Örneğin, Anyonlar Microsoft’un çalışan bir kuantum bilgisayar inşa etme çabasının merkezinde yer alıyor.
Bu yıl kuasipartiküllere ilişkin iki güvenilir doğrulama yapıldı. İlki Nisan ayında Paris’teki École Normale Supérieure’den bir grup bilim insanının Science dergisinin kapağında yer alan raporuyla geldi. Fizikçiler ilk kez dört yıl önce tanımlanan bir yöntemi kullanarak, yalnızca anyonlar mevcut olduğunda ortaya çıkan tuhaf özellikleri, özellikle de kesirli elektrik yüklerini ortaya çıkarmak amacıyla bir elektron akışını küçük bir parçacık çarpıştırıcısından geçirdiler. İkinci doğrulama Temmuz ayında Indiana’daki Purdue Üniversitesi’nden bir ekip tarafından, anyon aktivitesini gizleyebilecek etkileşimleri ortadan kaldırmak için kazınmış bir çip üzerinde deneysel bir düzenek kullanılarak yapıldı.
İlk çalışma keşif olarak kabul ediliyor, ancak 1980’lerin başında anyonları tahmin eden ve adlandıran MIT fizikçisi Frank Wilczek, ikinci yayının kuasipartiküllerin parlamasına izin verdiğini savunuyor. Çalışmanın mükemmel olduğunu ve alanın gelişmesine neden olduğunu iddia ediyor. Bilim insanları, normal temel parçacıklardan farklı oldukları için bir anyonu içinde geliştiği sistemden asla ayıramayacaklar. Bunlar kuasipartiküllerdir, yani bir parçacığınkine benzer ölçülebilir özelliklere sahip olmalarına rağmen, yalnızca diğer, daha tipik parçacıkların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğinin bir sonucu olarak görülebilirler.
Bilinen evrende sadece iki tür temel parçacık vardır. Bunlardan biri proton, nötron ve bunları oluşturan kuarkların yanı sıra elektronları da içeren fermiyon ailesidir. Fermiyonlar birbirlerinden ayrı dururlar çünkü hiçbir ikisi aynı anda aynı kuantum durumunda bir arada bulunamaz. Bu özellik olmasaydı, tüm madde kolayca tek bir noktada yoğunlaşabilirdi. Katı madde fermiyonların bir sonucu olarak var olur.
Foton gibi parçacıkları da içeren bir parçacık sınıfı olan bozonlar, evrende geri kalan parçacıkları oluşturur. Bozonlar, fermiyonların aksine aynı anda iki ya da daha fazla duruma sahip olabilirler. Sıklıkla bir araya gelirler. Bu kümelenmenin bir sonucu olarak hepsi aynı kuantum durumunda olan foton akışları olan lazerlere sahibiz.
Anyonlar her iki kategoriye de ait değildir. Anyonlar parçacık hafızasına benzer bir özelliğe sahiptir, bu yüzden fizikçiler onları özellikle büyüleyici bulurlar. Bir fermiyonun kuantum durumu, başka bir fermiyonun etrafında döndüğünde etkilenmez. Aynı şey bozonlar için de geçerlidir.
Tüm anyonlar eşsizdir. Birinin diğerinin etrafındaki hareketi grubun kuantum durumunda bir değişikliğe neden olur. Anyonların ilk durumlarına dönmeleri için gerekli devir sayısı üç, beş ya da daha fazla olabilir. Dalgadaki bu küçük değişiklik bir tür yolculuk hafızası işlevi görür.
Kuantum durumları herkesin bildiği gibi kırılgan ve hataya eğilimli olduğundan, bu özellik onları kuantum bilgisayarları için arzu edilen nesneler haline getirir. Anyonlar daha güvenilir bir veri depolama yöntemi sunuyor.
Wilczek, anyonların gelecekte üzerinde çalışılabilecek ve yararlanılabilecek çok çeşitli türlere ve olağandışı davranışlara sahip bütün bir “krallık” olduğunu vurguluyor. Yaklaşık 40 yıl önce, sadece iki tür parçacığın varlığını destekleyen kanıtlardan tatmin olmadıktan sonra bir doktora öğrencisi olarak onları düşünmeye başladı.
Diğer özellikleri ya da bu olağandışı ara parçacıkların nerede keşfedilebileceği sorulduğunda, yarı şaka bir şekilde “Her şey olabilir” cevabını verdi. Başka bir şey hayal etmişti.
Son araştırmaların sadece bir başlangıç olduğunu iddia ediyor. Gelecekte anyonları, şu an itibariyle fizikte sadece teori olan maddenin olağandışı durumlarını keşfetmek için bir araç olarak öngörüyor.
Kaynak: science-astronomy.com/
Günceleme: 22/01/2023 00:43