Işık ile Madde Birleştirilerek Yeni Parçacıklar Oluşturuldu

Bilim insanları, ışık ile maddeyi birleştirerek yeni davranış şekilleri sergileyen parçacıklar meydana getirmeyi başardı.

Evrendeki her atomun kendine ait bir parmak izi vardır. Her madde, belli enerji düzeylerinde ışığı emer ya da yayar. Maddelerin bu parmak izlerini kullanan araştırmacılar da atomları tanımlar. Teknik olarak gezegen yüzeyindeki bir hidrojen ile 460 milyon ışık yılı uzaktaki hidrojen aynı ışık enerjisini emer.

Atomların elektrik ve manyetik alanlarla manipülasyonu mümkün olsa da genel karakteristikleri değişmez. 3 Temmuz tarihinde Nature’da yayımlanan bir makale ise bütün bildiklerimizi değiştirebilir. Chicago Üniversitesi’nden araştırmacılar, elektronları lazerler ile etkileyerek yarı atom, yarı ışıktan oluşan parçacıklar üretmeyi başardı. Bu parçacıklar yeni davranış şekilleri sergiliyor.

Yardımcı Profesör Jonathan Simon’ın ekibi madde ve ışık arasındaki duvarı yıkmayı başardı. Böylelikle temel özellikleri incelemeyi amaçladılar. Parçacıkların kuantum düzeyinde nasıl etkileşime girdiklerini çözmenin yanı sıra bu çalışma, bir gün teorik olarak hacklenemeyen kuantum iletişimin yolunu açacaktır.

Bu çalışmanın ilerisinde ise ışıktan oluşan maddeler oluşturmak, belli foton yapılarını üretebilmek mümkün olacak. Bu yapılar, diğer maddelerle etkileşime girebilecek. Normal şartlarda ise fotonlar, maddelerle etkileşime girmiyor.

Araştırmacılardan Logan Clark, normalde fotonların etkileşime girmediklerini, aralarında bir reaksiyon yaratmak için atomları aracı olarak kullandıklarını söyledi. Elektronların belli enerji seviyelerinde fotonlarla etkileşime girmelerinin sorun oluşturduğunu belirten araştırmacı, bu nedenle de istedikleri enerji seviyelerinin özelliklerini taklit edip edemeyeceklerini görmeyi amaçladıklarını söyledi.

Daha önce Floquet mühendisliği adı verilen kuantum yapı manipülasyon yöntemini kullanmış olan Clark, sistem hakkında bilgi verdi. Normalde kuantum maddeleri sarsarak istedikleri seviyeye geçirdiklerini söyleyen araştırmacı, arada çıkan ve farklı enerji seviyelerindeki kopyaları şimdiye kadar hep yan ürün olarak görüldüklerini, ilk defa amaç haline geldiklerini söyledi.

Bu kopya yapılar, özünde ana maddeye bağlılar. Adeta bir kopya gibi davranan bu yapılardan birinde bir kayma olduğunda diğerleri de aynı şekilde kayma gösteriyor. Bu fotonların sarsılmış olan atomlarla etkileşimiyle, araştırmacılar “Floquet kutuplanma” adı verilen yapıları ortaya çıkardı. Birbirleriyle kuvvetli şekilde etkileşime gire bu yapılar, hareket ve çarpışma konusunda alışıldık parçacıklara kıyasla çok daha esnekler.

Araştırmacılar, Floquet kutuplanmasının sürprizlerle dolu olduğunu ve yapısal özelliklerini hala keşfettiklerini açıkladı.