fbpx
Bizi Takip Edin

Astrofizik

Kuantum Mekaniğini Kullanmanın 5 Pratik Yolu

Yayınlandı

üzerinde

Bell’in Teorem’inden 50 yıl sonra, kuantum mekaniğinin tuhaf özellikleri ile donatılmış araçlar etrafınızdaki her yerde çalışıyor. Kuantum mekaniği tuhaftır. Ufak cisimlerin ve güçlerin çalışmalarını tanımlayan teori, bilindiği gibi Albert Einstein’ı huzursuz etti ve bunun üzerine 1935’te meslektaşlarıyla bunun yetersiz olduğunu öne sürdüler- gerçek olmak için fazla tuhaftı. Sorun, kuantum fiziğinin nedensellik, yerellik ve gerçeklik gibi ortak akıl kavramlarına karşı koyuyor olması gibi görünüyor. Örneğin; Ay’a bakmadığın zamanlarda bile onun varlığını bilmek, bu bir gerçeklik. Nedensellik bize eğer ışığı açarsan lambanın aydınlanacağını söyler. Ve ışığın hız sınırı sayesinde, şu an bir lambanın düğmesine basarsan, yerellik ilkesine göre bir milyon ışık yılı uzaklıkta anında bununla ilgili bir etki oluşamaz. Fakat bu prensipler kuantum aleminde yıkılır. Muhtemelen kuantuma karşılık gelecek en ünlü örnek; evrenin karşıt taraflarındaki cisimlerin doğası gereği bağlantılı olabileceği ve böylece anında bilgi paylaşabilecekleridir- Einstein’ı güldüren bir fikir. Ama 1964’te ,fizikçi John Stewart Bell kuantum fiziğinin gerçekten eksiksiz ve işe yarar bir teori olduğunu kanıtladı. Ve artık Bell’in Teorem’i olarak anılıyordu. Dolaşıklık gibi kuantumun özelliklerinin Ay kadar gerçek olduğunu etkili bir biçimde kanıtladı ve günümüzde kuantum sistemlerinin tuhaf davranışlarından çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere faydalanılıyor. İşte en etkili 5’i:
Ultra Hassas SaatlerGüvenilir saat kurma, sizin sabah alarmınızdan çok daha fazlası. Saatler teknolojik dünyamızı senkronize ediyor, stok pazarı ve GPS gibi sistemleri sıraya diziyor. Günümüzde, en kesin saatler atomik saatlerdir. Atomik saatler zamanı hesaplamak için kuantum teorisinin prensiplerini kullanabiliyor. Bu saatler elektronların enerji seviyeleri arasında geçişini sağlamak için gereken belirli radyasyon frekansını izler. ABD’deki Colorado Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) kuantum-mantık saati sadece 3.7 milyar yılda bir saniye kaybeder veya kazanır. Bu yılın başlarında, NIST stronsiyum saatinin, 5 milyar yıl için geçerli olacağı açıklandı – Dünya’nın şu anki yaşından daha uzun. Böyle süper hassas atomik saatler GPS navigasyon, telekomünikasyon ve araştırmalarda yardımcı olur.Atomik saatin hassasiyeti kullanılan atom sayısına dayalı.Bir vakum odasında tutulan, her bir atom bağımsız olarak zamanı ölçer ve kendisiyle komşuları arasındaki rasgele lokal farklara dikkat eder. Eğer bilim adamları atomik bir saate 100 kat daha fazla atom gönderirse, bu 10 kat daha kesin olur. Araştırmacıların bir sonraki büyük hedefi, hassaslığı arttırmak için dolaşıklığı başarılı bir şekilde kullanmaktır. Dolaşık saatler, lokasyondan bağımsız zamanı ölçecek dünya çapında bir ağ oluşturmak için bile kullanılabilir.
Kırılmaz KodlarGeleneksel kriptografi tuşlar kullanılarak çalışır: Bir gönderen, bilgiyi kodlamak için bir anahtar kullanır ve bir alıcı mesajı çözmek için başka birini kullanır. Fakat bir kulak misafiri riskini ortadan kaldırmak zordur ve şifreler ifşa edilmiş olabilir. Potensiyal kuantum kırılamaz şifre dağılımı kullanıldığında bu durum giderilebilir. Kuantum şifre dağılımında(QKD), anahtar hakkındaki bilgiler rastgele polarize edilmiş fotonlarla gönderilir. Bu, fotonu, sadece bir düzlemde titreşecek şekilde kısıtlar. örneğin, yukarı ve aşağı veya soldan sağa. Alıcı, anahtarı deşifre etmek için polarize filtreler kullanabilir ve ardından bir mesajı güvenli bir şekilde şifrelemek için seçilmiş bir algoritma kullanabilir. Gizli veri normal iletişim kanalları üzerinden gönderilir, ancak tam kuantum anahtarına sahip olmadıkça kimse şifreyi çözemez. Bu çok zordur, çünkü kuantum kuralları, dinlemeye yönelik herhangi bir girişim olduğunda, iletişimcileri güvenlik ihlallerine karşı uyarır.
Bugün BBN Teknolojileri, Toshiba ve ID Quantique gibi şirketler ultra güvenlik ağı tasarımı için kuantım şifre dağılımını kullanıyor. 2007’de İsviçre’de seçim döneminde, ID Quantique dayanıklı bir oylama sistemi oluşturmak için kendi ürününü denedi. Karışık QKD kullanılarak ilk banka transferi 2004’te Avusturya’da başladı. Bu sistem yüksek güvenlik sözü veriyor. Çünkü eğer fotonlar birbirine karışmışsa, kesişme noktaları tarafından yapılmış olan kuantum hallerinde meydana gelen herhangi bir değişiklik, anahtar-yatağı parçacıklarını izleyen herhangi bir kimse için hemen anlaşılacaktır. Ama bu sistem henüz çok büyük uzaklıklarda işe yaramıyor. Maksimum 88 mil uzaklıkta aktarılabiliyor.
Süper Güçlü BilgisayarlarStandart bir bilgisayar, bilgileri ikili basamak dizisi veya bit olarak kodlar. Kuantum bilgisayarları güç döngüsünü güçlendirir. Çünkü kubitler, belli kuantum durumlarının süperpozisyonu ile çalışır. Bunlar hesaplanana kadar kubitler aynı anda hem ‘1’ hem de ‘0’ olabilirler.
Bu alan hala gelişim halinde, ama doğru yöne adımlar mevcut. 2011’de, D-Wave Sistemleri, D-Wave 1 ,128 kubitlik işlemciyi, ardından 1 yıl sonra 512 kubitlik D-Wave 2’yi ortaya çıkardılar. Şirket, bunların dünyanın ilk ticari olarak uygunluğu olan kuantum bilgisayarlar olduğunu belirtiyor. Fakat bu iddia kuşkuyla karşılanmıştır. Çünkü kısmen de olsa, D-Wave’in kubitlerinin dolaşık olup olmadığı hala net değil. Mayıs ayında yayınlanmış olan araştırmalarda dolaşıklığa dair kanıtlar bulunmuş ancak sadece bilgisayarın qubit’lerinin küçük bir alt kümesinde. Ayrıca mikroçiplerin güvenilir bir kuantum hızlandırması gösterip göstermediğine dair belirsizlik var. Yine de, NASA ve Google, D-Wave 2’ye dayanan Kuantum Yapay Zeka Laboratuvarı’nı oluşturmak için bir araya geldi. Ve geçen yıl Bristol Üniversitesi’ndeki bilim adamları, internet tarayıcısı olan herkesin kuantum kodlamasını öğrenebilmesi için geleneksel kuantum çiplerinden birini internete bağladılar.
Gelişmiş MikroskoplarŞubat ayında Japonya’nın Hokkaido Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılar dünyanın ilk dolaşık gelişmiş mikroskopunu diferansiyel girişim kontrast mikroskopi olarak bilinen bir teknik kullanarak geliştirdiler. Bu tür bir mikroskop, bir maddede iki foton ışınını ateşler ve yansıyan ışınların yarattığı girişim desenini ölçer. Desenin düz bir yüzeye çarpıp çarpmadığına bağlı olarak değişir. Dolaşık fotonları kullanmak, mikroskopun toplayabileceği bilgi miktarını büyük ölçüde artırır, çünkü dolaşık bir fotonun ölçülmesi, partneri hakkında bilgi verir.Hokkaido’daki grup, arka planda görülmemiş keskinlikte 17 nanometrelik bir ‘Q’ deseni görüntülemeyi başardı. Benzer teknikler enterfrometre adındaki astronomik araçların geliştirilmesi için de kullanılabilir. Enterfrometreler güneş sistemi dışındaki diğer gezegenleri yakalayabilmek için kullanılıyor. Aynı zamanda yakınlardaki yıldızları incelemek ve uzay zamandaki ağırlık dalgaları adı verilen dalgaları araştırmak için de kullanılıyor.
Biyolojik PusulalarKuantum mekaniğini kullanan yalnızca insanlar değil. Önde gelen teroilerden biri kızılgerdan kuşu gibi kuşların göç ettikleri sıralarda yoldan sapmamak için tuhaf hareketlerde bulunduklarını ileri sürüyor. Kriptokrom adı verilen ışığa duyarlı bir protein içeren method, dolaşık elektronlar içerebilir. Fotonlar göze girerken, kriptokrom moleküllerine çarparlar ve onları parçalara ayırmak için yeterli enerji verebilirler. İki reaktif moleküller veya radikaller, çiftleştirilmemiş fakat dolaşık elektronlar oluştururlar. Kuşun etrafındaki magnetik alan bu kripto krom radikallerinin ne kadar süreceğini etkiler. Kuş’un retinasındaki hücrelerin dolaşık radikallerin varlığı için çok hassas olduğu düşünülüyor. Moleküllere bağlı olarak hayvanlar etkili bir biçimde magnetik bir harita görebilirler. Bu süreç çok anlaşılır bir süreç olmamasına rağmen, diğer bir seçenek: Kuşların manyetik duyarlılıkları, gagalarındaki küçük manyetik minerallerin kristalleri nedeniyle de olabilir. Yine de, eğer karışıklık gerçekten oyundaysa, deneyler bir kuşun gözünde en iyi yapay sistemlerden bile çok daha uzun sürmesi gerektiğini öne sürmektedir. Manyetik pusula, belirli kertenkelelere, kabuklulara, böceklere ve hatta bazı memelilere de uygulanabilir. Örneğin, sineklerde manyetik navigasyon için kullanılan bir kriptokrom biçimi de, insan gözünde bulunmuştur, bunun bir nedeni ya da benzer bir amaç için yararlı olup olmadığı belirsizdir.
Kaynak:https://www.smithsonianmag.com/science-nature/five-practical-uses-spooky-quantum-mechanics-180953494/?no-ist

Astrofizik

Gökbilimciler erken evrende kozmik bir Titan buldular

Yayınlandı

üzerinde

Keşif ekibinin lideri İtalya’daki Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna’dan Olga Cucciati olup bilim insanları College of Letters and Science at the University of California’nın Fizik Bölümü’nden Brian Lemaux ve yine the University of California’dan fizik profesörü Lori Lubin’dir. Şili’nin Paranal kentinde bulunan ESO’nun Büyük Teleskop’ sistemindeki VIMOSinstrument’i kullandılar.
Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, Büyük Patlama’dan sadece iki milyar yıl sonra, erken evrende titanik bir yapı keşfetti. Takma adı Hyperion olan bu ilkel üstküme, oldukça geniş bir mesafeye yayılmış olan en eski ve en büyük yapıdır. Milyonlarca güneşe sahip olduğu tahmin ediliyor. / Luis Calçada & Olga Cucciati/ESO
Büyük Patlama’dan sadece 2,3 milyar yıl sonra, evrenin başlangıcında meydana gelen devasa bir ilkel üstkümeyi tanımladılar. Hyperion, evrenin oluşumunda bu kadar erken bulunacak en büyük ve en geniş yapıdır ve hesaplanan kütle Güneş’in bir milyonda katından fazladır. Bu muazzam kitle bugün evrende gözlemlenen en büyük yapılara benziyor, ancak evrenin başlarında bu kadar büyük bir objenin bulunması gökbilimcileri şaşırttı. Cucciati şunları söylüyor: “Bu, Büyük Patlama’dan 2 milyar yıl sonra, böyle yüksek bir redshift’in ilk kez gözlemlendiği bir durum. Normal olarak, bu tür yapılar alt redshiftlerde bilinir, bu da evrenin böyle büyük şeyleri geliştirmek ve inşa etmek için daha fazla zamana ihtiyacı olduğu anlamına gelir. Evren nispeten gençken gelişen böyle bir şey görmek bir sürprizdi.”
Üstkümeler üç boyutlu olarak haritalanmıştır.
Sextans (The Sextant) takımyıldızında yer alan Hyperion, UC Davis’de geliştirilen ve Centre National de la Recherche Scientifique and Centre National d’Etudes Spatiales’teki Laboratoire d’Astrophysique de Marseille’den Olivier Le Fèvre liderliğindeki VIMOS Ultra-Deep Araştırmasından elde edilen çok miktarda veriyi analiz etmek için geliştirilen yeni bir teknikle tanımlandı. VIMOS cihazı yüzlerce gökadanın mesafesini aynı anda ölçebilir ve bu şekilde üstkümedeki galaksilerin konumunu üç boyutta haritalamayı olanaklı kılar. Ekip, Hyperion’un, galaksilerin filamentleri ile bağlanmış en az yedi yüksek yoğunluklu bölge içeren çok karmaşık bir yapıya sahip olduğunu ve büyüklüğünün, Dünya’ya daha yakın olan üstkümeler ile karşılaştırılabilir olduğunu, ancak çok farklı bir yapıya sahip olduğunu buldu. Lemaux şunları söylüyor: “Dünyaya yakın üstkümeler, açık yapısal özellikleri olan çok daha konsantre bir kütle dağılımına yönelirler. Fakat Hyperion’da kitle, gevşek gökadalar topluluğu tarafından doldurulan bir dizi bağlantılı lekemsi yapılarda çok daha eşit olarak dağıtılır. Araştırmacılar, Hyperion bulgularını Lubin liderliğindeki Büyük Ölçekli Ortamlar (ORELSE) araştırmasında Redshift Evolution Gözlemlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıyorlar. ORELSE araştırmasında, Dünya’ya yakın üstkümeler üzerinde çalışmak için, Hawaii’deki W.M. Keck Gözlemevi’ndeki teleskoplar kullanıldı. Lubin ve Lemaux ayrıca Hyperion ve benzeri yapıları daha ayrıntılı bir şekilde haritalamak için Keck gözlemevini kullanıyor. Hyperion ve daha az uzak üstkümeler arasındaki karşıtlık, büyük olasılıkla, yakındaki üstkümelerin, milyarlarca yılda maddeyi daha yoğun bölgelere çekim gücüyle toplamalarından kaynaklanıyor olmalıdır – çok daha genç olan Hyperion’da çok daha az zamanda meydana gelen bir süreç. Evrenin tarihinin bu kadar erken olduğu göz önüne alındığında, Hyperion’un, Sloan Büyük Duvarını ya da kendi gökadamız Samanyolu’nun bulunduğu Başak Üstkümesi’ni oluşturan üstkümeler gibi muazzam yapılara benzer bir şeye dönüşmesi beklenir. Cucciati şunları söylüyor: “Hyperion’u anlamak ve benzer son yapılarla karşılaştırmak, evrenin geçmişte nasıl geliştiği ve geleceğe nasıl evrildiği hakkında kavrayış sağlayabilir ve bize üstkümelerin bazı modellerini sorgulama fırsatı verir. Bu kozmik titanın ortaya çıkarılması, bu büyük ölçekli yapıların tarihini ortaya çıkarmaya yardımcı olacaktır.” Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181017111036.htm
Çeviren: Bünyamin TAN

Devamını Oku

Astrofizik

150 yıldır çözülemeyen ışık-madde gizemi çözüldü

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

İlk olarak 1619 yılında ünlü matematikçi ve astrofizikçi Johannes Kepler tarafından ortaya atılan, 1873 yılında Maxwell tarafından açıklanan ışığın momentumu ilkesi 150 yıl sonra gözlemlendi.Johannes Kepler gökyüzünde gördüğü kuyruklu yıldızın kuyruğunun Güneş’ten uzaklaşıyor oluşu nedeniyle Güneş ışınlarının bir momentumu olduğu ilkesini öne sürdü. Bu ilkeye göre ışığı oluşturan fotonlar madde ile etkileşime giriyordu.
Bu etkileşime 1873 yılında James Clerk Maxwell açıklık getirdi. Maxwell’in elektromanyetizma teorisine göre ışığın elektromanyetik dalgalarının taşıdığı momentum radyasyon basıncı oluşturmaktadır. Bu momentum herhangi bir emilim yapan ya da yansıma yapan yüzey tarafından emilebilir. Işığı oluşturan fotonların dalga karakteristiği de bu şekilde madde üzerinde momentum uygulamalarına sebep olur. Radyasyon basıncı ile ortaya çıkan güçler çok zayıftır ama astronomi ve astrodinamikler açısından büyük etkiye sahiptirler. Örneğin, Marsa gönderilen uzay araçlarının maruz kaldığı radyasyon basıncı önceden hesaplanmamış olsaydı, rotalarında 15.000 km’lik bir sapma olacaktı.
Britanya Kolombiyası Üniversitesi’nde Porfesör Kenneth Chau, bugüne kadar bu momentumun nasıl güce ya da harekete dönüştüğünü bilemediğimizi, bunun 150 yıllık bir gizem olduğunu söylüyor. Bu güç o kadar küçük ki bilim adamlarının elinde onu algılayacak ya da ölçecek bir alet yoktu. Ta ki bugüne kadar. Porfesör Chau önderliğindeki ekip, bu çok küçük gücü ölçmek için özel bir aynanın etrafına çok gelişmiş ses sensörleri yerleştirmiş ve etrafını mümkün olduğunca çevresel faktörlerden soyutlamışlar. Daha sonra bu aynaya laser demeti göndererek, adete gölde hareket eden dalgalar gibi ayna üzerinde kayan dalgaları gözlemlemeye çalışmışlar.

Profesör Chau, foton momentumunu doğrudan ölçemedikleri için ayna üzerinde neden olduğu elastik dalgaları dinleyerek etkisini anlamaya çalıştıklarını, deneyin sonunda ise bu dalgaların özelliklerini lazer demetinin kendisinden kaynaklanan momentuma kadar izleyebildiklerini, böylece ışık momentumunun madde içerisinde nasıl var olduğunun açıklayabilecek ve modelleyebilecek bilgiye sahip olduklarını ifade ediyor. Bu keşif, bilim adamlarının ışığın temelini anlamaları için önemli bir adımı teşkil ediyor. Pratik uygulamalara yönelik olası yansımalarına da örnek veren Profesör Chau, “Güneş yelkenleri ile çalışan yıldızlararası yatlarda uzak yıldızlara seyahat ettiğinizi” ya da “mikroskobik makineleri bir araya getirebilen optik cımbızlar geliştirdiğimizi hayal edin” diyor. Bilim henüz o noktaya gelmemiş olsa da söz konusu keşfin açabileceği kapılar heyecan verici cinsten.
Kaynak: https://news.ok.ubc.ca/2018/08/21/ubc-okanagan-researchers-shine-a-light-on-150-year-old-mystery/

Devamını Oku

Astrofizik

Türkiye’nin DAG projesinde kullanılacak teleskobun deneme testi İtalya’da yapıldı

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Atatürk Üniversitesine bağlı ATASAM tarafından yürütülen Doğu Anadolu Gözlemevi’nde kullanılacak kırmızı ötesi teleskobunun ilk testi İtalya’nın Lecco kentinde gerçekleştirildi. Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezince (ATASAM) yürütülen Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) projesinde kullanılacak teleskobun ilk deneme testinin İtalya’nın Lecco kentinde yapıldığı bildirildi. Üniversitenin Basın Merkezinden yapılan açıklamada, Konaklı Mahallesi’ndeki 3 bin 170 rakımlı Karakaya Tepeleri’ne 2012 yılında yapımına başlanan ve ülkenin 2023 vizyon projelerinden olan DAG’ın kaba inşaatının tamamlandığı ve kubbe çalışmalarına başlandığı belirtildi. Açıklamada, önemli aşamaların kat edildiği DAG’da kullanılacak 4 metre çapındaki teleskobun ilk deneme testinin İtalya’nın Lecco kentinde üretilen fabrikada kurulumun ardından Atatürk Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Ömer Çomaklı’nın gözetiminde gerçekleştirildiği anlatıldı. Üretici firma yöneticileri ve uzmanlarca Türk heyetine hakkında bilgi verilen teleskobun mekanik, elektronik, optik, kontrol sistemleri ve yazılım test aşamalarının ATASAM’dan farklı uzman ekiplerce önümüzdeki aylarda devam edileceği de aktarılan açıklamada, teleskobun 2019 yılının ilk aylarında tamamlanmasının planlandığı kaydedildi. Açıklamada, DAG’ın optik tasarımının yanı sıra adaptif optik sistemi tasarımını ve üretimini Işık Üniversitesi ekibinin gerçekleştirdiğini, teleskobun ilk test hareketinin alındığı toplantıya, Çomaklı’nın yanı sıra Atatürk Üniversitesi Rektör Yardımcısı Prof. Dr. Ayhan Çelik, ATASAM Müdürü ve DAG Proje Yürütücüsü Doç. Dr. Cahit Yeşilyaprak, Işık Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Cemal İbiş, Atatürk Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Başkanı Prof. Dr. Mehmet Demirkol ve akademisyenler ile ilgililerin katıldığı bildirildi. Açıklamada görüşlerine yer verilen Atatürk Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Ömer Çomaklı, Atatürk Üniversitesinin eğitim ve öğretimin yanı sıra araştırmada da sahip olduğu tesisler açısından Türkiye’nin en büyük üniversiteleri arasında bulunduğunu dile getirdi. 
Türkiye’nin en büyük ve ilk kırmızı ötesi teleskobu
DAG’ın Türkiye’nin en büyük ve ilk kırmızı ötesi teleskobuna sahip olacağını vurgulayan Çomaklı, şu bilgileri paylaştı: “DAG, uzay bilimleri ve teknolojileri alanındaki önemli uluslararası bilimsel yatırımlarından biridir. DAG, Türkiye’nin 2023 vizyon projeleri arasında ve bu proje aynı zamanda Atatürk Üniversitesinin 2018 yılında başlattığı “Yeni Nesil Üniversite Tasarım ve Dönüşüm Projesi” kapsamındaki yapılanmanın da en önemli göstergelerinden olacaktır. “Yeni Nesil Üniversite Tasarım ve Dönüşüm Projesi” kapsamında uzay bilimleri ve teknolojileri öncelikli alanları başta gelmektedir. DAG’da önemli bir aşamaya geldik ve neredeyse sistemlerin üretiminin tamamını gerçekleştirdik.” Kaynak: AA

Devamını Oku

Öne Çıkanlar