Princeton'dan bir grup araştırmacı, cisimlerin ışık yayması ve ışığı soğurması hakkında yeni kurallar keşfetti. Gelişmelerle birlikte yeni nesil güneş kuvveti ve optik cihazlara ait araştırmaların sayısının artması bekleniyor. Başkaca keşfin, bilim kişilerinin ışık üzerindeki denetimini daha güzel hâle getireceği belirtiliyor.
Yeni keşif, uzun devrandır süregelen ölçek derdine tahlil buldu. Işık, küçük cisimlerle etkileşime geçtiğinde büyük ölçeklerde uygun belirlenmiş fizikî sabitlere ters davranıyordu. Araştırmacı Sean Molesky, bir molekülle karşılaşan ışığın bir kum adediyle karşılaşan ışığa nazaran farklı davrandığını ve ikisinin birebir anda açıklanamayacağını söyledi.
Yeni teknolojilerin önü açıldı:
Sorun, ışığın form değiştirme özelliğinden kaynaklanıyor. Sıradan cisimler için ışığın hareketi, düz çizgi ya da ışın olarak tanımlanabiliyor lakin mikroskobik cisimlerde, ışığın dalga özellikleri öne çıkıyor ve ışın optiğinin kuralları yıkılıyor. Mikro ölçekteki gözlemlere göre kızılötesinde ünite alan başına düşen kuvvet, ışın optiği varsayımlarından milyonlarca kere daha ziyade.
Physical Review Letters'ta yayınlanan yeni araştırmaya göre yeni kurallar, bir cismin rastgele bir ölçekte ne kadar kızılötesi ışık yayabileceğini ya da soğurabileceğini gösteriyor. Böylelikle onlarca yıldır süren 'büyük ve küçük' uyuşmazlığı ortadan kalkıyor. Çalışma, 19. yüzyılda geliştirilen 'kara gövde (blackbody)' kavramını asrî bir bağlama oturtuyor. Kara gövdeler, ışığı maksimum verimlilikle soğuran ya da yayan ülkü cisimlere verilen ismi.
Planck, Einstein ve Boltzmann üzere ünlü fizikçileri de uğraştıran, ışık soğuran ve yayan cisimler hakkındaki birinci fikirler, kuantum mekaniğinin gelişmesini sağlamıştı. Daha evvelki çalışmalar, nano ölçeklerdeki cisimlerin ışığı soğurma ve yayma özelliklerini geliştirdiğini gösteriyordu ancak kimse mümkün olanın temel hadlerini tanım edememiş ve bir tasarıma nasıl ulaşılacağı konusundaki soruları karşılıksız bırakmıştı.
Yeni kurallarla birlikte deneme yanılma metodu sona erecek ve mühendisler matematikle dizaynlarını optimize edebilecekler. Yeni çalışma bilhassa güneş kuvveti panelleri, optik devreler ve kuantum bilgisayar teknolojileri için değerli.
Şimdilik araştırmanın bulguları, ışığın güneş ya da akkor hâlindeki lamba üzere termal asıllarıyla hudutlu ama araştırmacılar yeni kuralları LED'ler ve ateş böcekleri üzere vesair ışık asıllarına akıllıca genelleyebilmeyi umuyor.