fbpx
Connect with us

Astrofizik

Kuantum Mekaniğini Kullanmanın 5 Pratik Yolu

Published

on

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

KuantumTeorisi: Işınlanmanın garip doğası, tardigradlar ve dolanıklık

Published

on

Ünlü düşünce deneyi Schrödinger ‘in Kedisi, yaratıcısının başlangıçta düşündüğü kadar saçma olmayabilir. 1935’te Albert Einstein ve meslektaşlarının ortaya koyduğu kuantum dolanıklık teorisi,uzak parçacıklar arasında etkileşim olduğunu söyler. Einstein, daha en baştan bu şekilde garip bir uzaktan etkileşme fikrine sıcak bakmamıştır. Onun düşüncesine göre kuantum karmaşasının varlığı, başlamak için fazla istekli olmadığı kuantum teorisinin bir şekilde kusurlu olduğunu veya henüz tam olarak anlaşılmadığını ifade ediyordu. Kuantum teorisinin ilginç bir konusu olan kuantum dolanıklık, dolanık olan iki parçacıktan birinin sahip olduğu belli özelliklerin diğerinin durumuna bakılarak bilinebileceğini söyler, hatta bu iki parçacık arasında kozmik bir mesafe olsa bile. Tuhaf, değil mi? İşin Einstein için üzücü olan tarafı, kuantum dolanıklığın varlığı birçok defa ispatlanmıştır. Fakat bu ispatlar şimdiye kadar hep atom altı düzeyde yapılmıştır. Kuantum teorisi evrenin en küçük bileşenlerinin nasıl çalıştığını ve atom, molekül, elektron, foton gibi kavramların davranışlarını daha iyi anlamamızı sağlar. Ve bunu çok etkili biçimde yapar: Seçkin fizikçi Richard Feynman kuantum teorisinin New York ile Los Angeles arasındaki mesafeyi saç telinin genişliğine göre ölçmek kadar doğru sonuç vereceğini belirmiştir.Fakat kuantum düzeyindeki parçacıkların davranışları, insan ölçeğindeki objelerin davranışlarından oldukça farklılık göstermektedir. Einstein’a Göre Çok Garip : Kuantum teorisinin kilit ilkelerinden biri, bir parçacığın aynı zamanda birden fazla farklı yerde olabileceği fikridir.İlginç biçimde kuantum parçacıkları, etraflarındaki çevreyle etkileşime girmediğinde veya konumları özel olarak ölçülmeye çalışıldığında belirli bir konuma sahip değiller.Aslında var olan her şey bu parçacıkların belli bölgelerde bulunma ihtimallerinden oluşur. Bu bulunma durumuna süperpozisyon durumu adı verilir. Bu düşünce Schrödinger’in kedisinin aynı anda hem ölü hem de canlı olabileceği fikrini oluşturan temel düşüncedir. Bu bize, “klasik fiziğin” öngörülebilir hassasiyetine uyan günlük makroskobik nesneler ile olasılık kurallarının geçerli olduğu kuantum evrenindeki küçük nesnelerin mikroskobik dünyası arasında şaşırtıcı bir ayrım sağlar. Einstein bu düşünce karşısında öyle dehşete kapılmıştı ki, “Bir fizikçiden ziyade bir kumarhanede, hatta bir oyun evinde çalışan olmayı tercih ederim.” demiştir. Einstein, 1930’larda bu fikre karşı itirazlarda bulunduğunda bu düşünceyi deneysel olarak ispatlamak pek mümkün değildi. Ancak 1970’lerde bu kavram deneysel olarak test edilebilir hale geldi ve o zamandan beri birçok başarılı dolanıklık deneyi yapıldı. Dolanıklığın birkaç tane pratik uygulaması dahi vardır. Bunlardan biri kuantum şifrelemesidir. Bu uygulama ilhamını yaklaşık 100 yıl önce “bir defalık ped” olarak adlandırılan katılmaz bir şifre yaratmak üzere çalışan Amerikan bankacı ve kriptografi uzmanı Frank Miller’dan alıyor.Onun fikri hem gönderene hem de alıcıya rastgele değerlerden oluşan bir anahtar vermekti, ancak bu yaklaşım yüzde yüz güvenli aktarımı sağlamıyordu çünkü bu anahtarın hem gönderene hem de alıcıya gönderilmesi gerekecekti ve böylece ele geçirilebilir olacaktı. Bununla birlikte, kuantum dolanıklığı, geniş ölçüde ayrılmış konumlarda bile otomatik olarak rastgele değerler oluşturduğundan ve ayrıca parçacıkların dolanık durumda olup olmadığını kontrol etmeyi mümkün kıldığından, üçüncü bir tarafın parçacıklar hedeflerine ulaşmadan önce rastgele değerli anahtarı okumasını imkansız kılmaktadır. Çinli araştırmacılar bu prensibi test ettiler ve bulundukları yerden 1.200 kilometre uzaklıktaki mesafelere dolanık fotonlar yolladılar. Işınlanma Cihazı: Kuantum dolanıklık ışınlanmayı da mümkün kılıyor. Dolanma olmadan bir kuantum partikülükopyalamak mümkün değil, çünkü parçacığı gözlemlemek parçacığın özelliklerini özel başka bir duruma değiştirecektir. Fakat kuantum dolanıklık sayesinde bir parçacığın durumu değiştirilmeden başka birine iletilebilir. Bu Star Trek’teki ışınlayıcının küçük ölçekteki versiyonu gibi, gerçek ışınlanma düşüncesi uzaktan kopyalama yapmakla ve onları hareket ettirmeden parçacıkların özelliklerini aktarmakla ilgilidir. Uygulamayı, çok fazla atom içerdiklerinden dolayı insanlar üzerinde kullanmak çok pratik olmayacaktır. Ancak, işlem kuantum bilgisini bir yerden başka bir yere aktarabilir, bu da kuantum bilgisayarları oluşturmak için çok önemlidir. Standart bilgisayarlarda, bitler 0 ya da 1 değerlerine sahiptir. Kuantum bilgisayarlarda bitlerin yerini alan kübitler, 0 ve 1 olasılıklarını eş zamanlı olarak birleştirerek, özel programların geleneksel bir bilgisayarda çalıştığından çok daha hızlı çalışmasını mümkün kılar. Kuantum olayları laboratuvarların dışında günlük hayatta da sürekli meydana gelir. Madde ve başka bir madde veya ışık arasındaki etkileşimler bir kuantum sürecine bağlıdır.Tüm elektronik cihazların çalışması kuantum fenomenine bağlıdır, hatta hidrojen çekirdeklerinin kaynaşmasını ve enerji üretmesini sağlayan kuantum parçacıklarının olasılıklı doğası olmasaydı Güneş bile var olamazdı. Kuantum fenomeninin biyoloji üzerindeki etkisi de anlaşılmaya başlanıyor. Örnek olarak, kuantumun bitkilerin fotosentez sürecinde enerjinin bitkinin uygun kısmına yönlendirilmesi üzerinde de etkisi olduğu biliniyor. Dolanıklık ayrıca güvercinlerin ve kızıl gerdan kuşlarının yönlerini bulabilmesine olanak sağlar. Bu kuşlar, görünüşe bakılırsa gözlerindeki kuantum dolanıklıksayesinde Dünya’nın manyetik alanını sezebiliyorlar. Göze gelen ışık elektronları enerjisini arttırıyor. “Spin” olarak adlandırılan bu elektronlar Dünya’nın manyetik alanındaki küçük değişimlerden etkilenir ve kuantum dolanıklığının kuşun farklı elektronları birbirine bağlayarak bir resim oluşturmasına olanak sağladığı düşünülmektedir.Ölçeği Büyütmek: Peki, kuantum fenomeni atomlar ve moleküllerden büyük nesnelere uygulanabilir mi? Cevap uygulanabileceği yönünde. Delft Teknoloji Üniversitesi’ nden Dr. Simon Gröblacher ve meslektaşları iki mikroskobik silikon çubuğu dolanık hale getirdi. Bu çubuklar 1 metrenin milyonda 10×1×0.5’i boyutunda ve böylece insan saçından daha incedir. İçlerinde lazer ışığından gelen enerjiyi emen ve bu sayede titreşmeyi sağlayan cepler bulunur. Lazer ışığı, çubukların dolanık hale geldiklerinde ki titreşim durumlarına göre yerleştirilir. Bu çok sıradışı. Genellikle bu büyüklükteki nesnelerde, nesnenin içindeki farklı atomlar ve ilişkili olduğu tüm atomlar arasındaki etkileşim, ‘uyumsuzlaşma’ adı verilen bir süreçle sistemdeki dolanıklığı yok eder. Peki bir çift silikon çubuğu dolanık hale getirmek mümkünse bune kadar ileri götürebilir?Yaşayan organizmaları dolandırabilir miyiz? Kuantum biyolojisi yeni yeni gelişmekte olan bir alan, fakat Gröblacher’inki gibi deneylerin ışığında, bazı bilim adamları kuantum etkisini kullanarak yaşayan organizmalar için dolanıklık oluşturmak ve içerinde süper pozisyon durumu yaratmak için deneyler yapıyor. Bir grup insan bunun çoktan olduğunu düşünüyor. 2016 yılında, Sheffield Üniversitesi’nden Dr. David Coles ve meslektaşları yeşil sülfür bakterilerine doğru iki aynanın arasındaki dar aralıkta yansıyan bir ışık gönderdiler.Deney fotosentezi incelemek için tasarlandı, ancak daha sonra verileri analiz ederken, Oxford Üniversitesi’ndeki kuantum fizikçi Dr.ChiaraMarletto liderliğindeki bir grup yeşil kükürt bakterileri içindeki moleküllerin ışığın fotonları ile dolanık hale geldiğini gözlemledi. Dolanıklığı kanıtlamak için foton ve bakteri düzeyinde bağımsız şekilde ölçümler yapılması gerektiği ve bu belirli ölçümlerbu deneyin koşullarında yapılamadığı için kuantum etkisinden yüzde yüz emin olunamamıştır. Marletto bu etkileşimin yaşayan organizmalarda oluşturulmasının, kuantum parçacıklarında oluşturmaktan çok daha zor olduğunu belirtmiştir. Marletto “Kuantum biyolojisinde moleküller çok dağınık ve doğru ölçümler yapmak çok zordur.”diyor. Ayrıca “Tek yapılması gereken tek bur biyomolekülü [biyolojik organizmada bulunan molekül] bakteri içinde izole etmek ve ışıkla dolanıklık kurmasını göstermektir.” diye ekliyor. Gerçek Dünyada Nasıl İşliyor?: Ancak bu tür bir dolanıklık gerçekleşiyorsa bu muhtemelen bakterilerin derin okyanuslardaki kıt ışığı toplamak için kullandıkları bir hayatta kalma mekanizması olabilir. Ve dolanma kanıtlanmış olsaydı, daha fazla olasılık için bir zengin bir kaynağın kapısını açmış olurdu. “Kuantum teorisinin tüm ölçeklerde uygulanıp uygulanmadığı konusunda uzun süredir devam eden bir tartışma var. Deney, canlı varlıklardaki biyomoleküllerin, ışıkla dolanıklık oluşturarak kuantum etkileri göstermeye yatkın olduklarını göstermektedir. Dikkat çekici olan şey ise bakterilerin deney süresince canlı olmasıydı.” diyor Marletto. Fenomeni daha fazla araştırabilmek adına, Marletto’nun meslektaşlarından biri olan Dr. TristanFarrow, bir çift bakteri içerisindeki belli kuantum özelliklerin arasında dolanıklık oluşturmak için bir çalışma önerdi. Başlangıçta tek bir özellikle sınırlı olmasına rağmen, Farrow çalışmanın daha ileri götürülebileceğine inanıyor. Canlı bakterilerde dolanıklık durumunu oluşturmak, bakteriler için ışınlanma uygulamasının uygulanabilirliğini değerlendirmede atılan ilk adım olduğunu söyleyen Farrow, ayrıca “Biyomoleküller gibi büyük, sıcak ve dağınık sistemlerin, canlı organizmaları boş verelim, kuantum durumlarının kayda değer süre geçerliliklerini koruyabilmeleri için uygun olmayan ortamlar olduğu düşünülüyordu. Bunun her zaman doğru olup olmadığını veya bu karmaşık moleküllerin içindeki bazı alt yapıların kuantum durumlarını bu düşmanca çevrelerden koruyup korumadığını bilmiyoruz.” diye ekledi. Bunun için pratik uygulamalar da olabilir. “Biyo-ilhamlı kuantum hesaplama, biyolojiden ilham alan yapay yapıları tersine mühendislik etmeyi amaçlayan araştırmamızın uygulamalı bir yönüdür.” diyor Farrow. “Başlıca bir örnek olarak, belirli fotosentetik moleküllerin güneş ışığından yakalanan enerjiyi taşımak için kuantum süper pozisyonları kullanma şeklinden ilham alan, ışık enerjisini aşırı verimlilikle toplayabilen sentetik bir yaprak düşünülebilir. Gröblacher canlıları içeren deneylerle de ilgilenmiştir.Halihazırda bir nitrür levhasını süperpozisyon durumuna getirmek için çalışıyor. Lazer kullanarak, yaklaşık bir milimetrelik ölçülen, zar zor görünebilen silikon nitrür zarının farklı iki genlikte süperpozisyon durumunda titreştirmek teorik olarak mümkün. Genlik, bir dalga tarafından taşınan enerji miktarıyla ilgilidir ve bozulmamış pozisyondan dalganın tepe noktasına kadar olan ölçümdür. Daha fazla güç uygularsanız tepe – dolayısıyla genlik- artar.  Gröblacher, birkaç sene içerisinde bu süperpozisyon titreşimlerini oluşturabileceklerini düşünüyor. Gröblacher, “bu ince zarlarda oluşan süperpozisyon durumu bize çıplak gözle görülebilen nesnelerin hala kuantum özellikleri gösterebileceğini anlamamızı ve uyumsuzluğu gerçekten test edebilmemizi sağlamıştır – klasik ve kuantum mekaniği arasındaki geçiş,” diyor. Daha sonra, tardigrad aldı verilen küçük canlı organizmaları silikon nitrür zarına koyup süperpozisyon durumuna sokarak deneyi genişletmeyi umuyor. Tardigradların olağanüstü yeteneklerinden biri dedehidre olarak hayatta kalabilmeleridir. Tardigradlar deney sırasında susuz kalmış durumda olacaklardı böylece biyolojileri hiç etkilenmeyecekti.Başarılı olursa Gröblacher’ın tardigradları eşzamanlı olarak iki durumda bulunabilen bir canlıyı görmeye en yakın olduğumuz sonuç olurdu – işte bu gerçek hayattaki Schrödinger ‘in kedisi.
Editör / Yazar: Kaan Berke TÜRKER
Kaynak: https://www.sciencefocus.com/science/quantum-theory-the-weird-world-of-teleportation-tardigrades-and-entanglement/

Continue Reading

Astrofizik

Gezegen Dokuz Yerine Başka Bir Şey Dış Güneş Sisteminde Saklanıyor Olabilir

Published

on

Güneş sisteminin dışına yakın bir yerde, Neptün’ün yörüngesinin ötesinde, bir şeyler oluyor. Birkaç nesne her şeyden farklı şekilde yörüngede dönüyor ve nedenini bilim insanları tarafından bilinmiyor. Popüler bir hipotez, Gezegen Dokuz ismi verilen görünmeyen bir nesnenin burada olabileceği yönünde. Gökbilimciler büyük bir merakla gezegen 9’u arıyor. Fakat şimdi fizikçiler daha makul olduğunu düşündükleri alternatif bir açıklama yaptılar. Yaşanan bu yörüngesel yalpalamalara büyük bir cismin yerine birkaç küçük Kuiper Kemerinin veya trans-Neptunian cisimlerin (TNO’lar) birleşik çekim kuvveti neden olabilir.  Astrofizikçiler, İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi’nden Antranik Sefilian ve Lübnan’daki Amerikan Beyrut Üniversitesi’nden Cihad Touma’ya bu hipotezi öne sürüyor. Eğer bu fikir tanıdık geldiyse, bunun nedeni Sefilian ve Touma’nın bu fikri düşünen ilk kişiler olmamalarından kaynaklanıyor. Ancak onların hesaplamaları Güneş Sistemindeki diğer sekiz gezegeni dikkate alarak bu nesnelerin garip yörüngelerinin önemli özelliklerini açıklıyor. Gezegen Dokuz hipotezi ilk defa 2016 yılındaki bir çalışmada açıklandı. Kuiper Kuşağı’nda bir cüce gezegen üzerinde çalışan gökbilimciler, birçok TNO’nun, Güneş Sisteminin gaz devlerinin kuvvetli çekimsel etkisinden “koptuğunu” ve Kuiper Kuşağı’nın geri kalanından farklı olan garip döngü yörüngeleri olduğunu fark ettiler. Ancak bu altı nesnenin yörüngeleri de rastgele görünmeyen bir şekilde kümelenmiştir; bir şey onları bu pozisyona çekmiş gibi görünüyordu.  Modellemeye göre, daha önce görünmeyen bir gezegen burada bazı tesirler ortaya çıkarıyor olabilirdi. Şimdiye kadar, bu gezegen belirsiz kaldı. Bu garip bulunabilir. Ancak uzaklığın inanılmaz bir mesafede olması ve aranan cismin tam yerinin bilinmemesi karanlık bir nesneyi görmekte önemli teknik zorluklar yaratıyor. Gezegen Dokuz’un hala bulunamamış olması bilim insanlarını alternatif açıklamalar aramaya zorluyor. Sefilian , ‘Gezegenin Dokuz hipotezi büyüleyici bir şeydir, ancak hipotezlenen dokuzuncu gezegen mevcutsada şu ana kadar tespit edilemedi’ dedi. Bilim insanları diğer hipotez üzerinde de bir çalışma yürütmek istiyor. Sefilian, ‘Dokuzuncu bir gezegenin var olduğunu düşünmek ve onun oluşumu ve sıra dışı yörüngesi hakkında bir sürü endişe taşımak yerine, neden sadece Neptün’ün yörüngesinin ötesinde bir disk oluşturan küçük nesnelerin gravitesini hesaba katmıyor ve bizim için bunun ne anlama geldiğini görmüyoruz’ açıklamasında bulundu. Araştırmacılar, bağımsız TNO’ların, ayrıca Güneş sistemindeki gezegenlerin (ve yerçekimlerinin) bir bilgisayar modelini ve Neptün’ün yörüngesini geçen devasa bir enkaz diski yarattılar.Araştırmacılar diskin kütlesi, eksantrikliği ve oryantasyonu gibi elemanlara twea uygulayarak, ayrılan TNO’ların kümelenmiş halka yörüngelerini yeniden yaratabildiler.  Sefilian , ‘Dokuzuncu Gezegen’i modelden çıkarırsanız ve bunun yerine geniş bir alana dağılmış çok sayıda küçük nesneye izin verirseniz, bu nesneler arasındaki toplu çekim, bazı TNO’larda gördüğümüz eksantrik yörüngeleri kolayca hesaplayabilir’ diyor. Bu, Colorado Boulder Üniversitesi’nden bilim insanlarının geçen yıl kolektif yerçekimi hipotezini ilk kez ortaya koydukları zaman yaşadıkları bir sorunu çözdü. Hesaplamaları, bağımsız TNO’lar üzerindeki yerçekimi etkisini hesaba katsa da yörüngelerinin neden aynı şekilde eğildiğini açıklayamıyorlardı. Her iki modelde de bir başka sorun daha var: gözlenen efekti üretmek için, Kuiper Kemerinin en az birkaç Dünya kütlesinin kolektif bir gravitesine ihtiyacı var.Ancak mevcut tahminler, Kuiper Kuşağı kütlesini Dünya kütlesinin sadece yüzde 4 ila 10’una koyuyor.

Güneş Sistemi oluşum modellerine göre, çok daha yüksek olması gerekiyor. Sefilian, ‘İçerideyken bir yıldızın etrafındaki bir enkaz diskinin tamamını görmek zordur, bu yüzden Kuiper Kemerinde görebildiğimizden çok daha fazlası olabilir. Diskin doğrudan gözlemsel kanıtlarına sahip değiliz. Ancak Gezegen 9’un varlığı da henüz ispatlanmış değil. Bu nedenle alternatif fikirleri araştırıyoruz’ açıklamasında bulunuyor. Her iki olasılık da gerçek olabilir. Bu bölgede büyük bir disk de bulunabilir, Gezegen 9’da. Şimdi bilim insanları her yeni TNO’nun keşfi ile davranışlarını açıklamaya yardımcı olabilecek daha fazla kanıt topluyor.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/something-else-is-could-be-causing-the-gravitational-weirdness-attributed-to-planet-nine

Continue Reading

Astrofizik

​Işık Hızından Daha Hızlı 4 Şey

Published

on

Evrenin başlangıcından beri var olmasına rağmen bilim insanlarını şaşırtmaya devam eden ışık, neredeyse bilinen tüm şeylerden daha hızlıdır. Sadece bir saniyede 299.792.458 km yol katedebilen (boşlukta, ilerlediği konuma göre hızı farklılık gösterebiliyor) ışık, sahip olduğumuz en gelişmiş araçlardan çok daha hızlı olmasına rağmen evrenin büyüklüğünde göz önüne alındığı zaman yavaş kalıyor. Bu nedenle ışıktan daha hızlı olabilecek şeyleri araştıran bilim insanları, bazı teorilere göre geçilmesi imkansız olan ışık hızını geçmeyi başarmış veya başarabilecek olan şeyler keşfetmişler.
Big Bang Evrenin başlangıcı olarak kabul edilen Big Bang, uzayın ışıktan çok daha hızlı bir şekilde genişlemesini sağlamıştır. Bazı bilim insanları bu genişlemenin ‘nothing can go faster than light’ (hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez) sözüyle uyumlu olduğunu söyler. Big Bang ile genişleyen uzay, kütleye veya hacme sahip olmadığı için ünlü cümlede yer alan ‘nothing’dir (hiçbir şey). Bundan ötürü ışık hızını hiçbir şeyin aşamayacağını belirten teoriler Big Bang ile ters düşmez.

Işığın Görüntüsü  Bu çok ilginç bir tartışma konusudur. Bazı bilim insanları, ışığın görüntüsünün ışıktan çok daha hızlı hareket ettiği durumların olabileceğini söyler. Bu duruma örnek vermek adına elinde lazer olan bir adam ve A, B isimli 2 farklı gezegen hayal edelim. Adamın bulunduğu yer, A gezegeni ve B gezegeni birbirinden 100 ışık yılı uzaklıkta olsun. Son olarak da A ve B gezegenleri arasında dev bir platform olduğunu düşünelim (lazeri belli eden türden bir platform). Sabit bir konumda bulunan ve hiçbir şeyden etkilenmeyen lazerli adam, A ve B gezegenlerine lazeriyle ışık tutsun. İlk olarak A gezegenine ışık tutan adam, bir süre sonra B gezegenine lazer tutmak ister ve iki gezegenin arasında bulunan platform üzerinden lazerin ışığını yürüterek lazerini B gezegenine kaydırır. İşte olay bu noktada ilginçleşir. Sıradan bir bilek hareketiyle lazerini A gezegeninden B gezegenine, yani 100 ışık yılı uzağa kaydıran adam ışık hızını algısal olarak aşmayı başarmıştır. Adam, ışıktan daha hızlı hareket ettiği düşünülen ‘ışık görüntüsü’ sayesinde lazerinin anında B gezegenine vardığını görür ancak bu olay aslında sadece algılarında böyledir. Işığı oluşturan fotonlar ışık hızında ilerlerler. Lazer ne kadar hızlı şekilde, ne kadar çok döndürülürse döndürülsün, fotonların düştüğü konumlar lazerin A gezegeninden çıkarak platfomdan geçmesini ve B gezegenine ulaşmasını gösterecektir. A ve B gezegenlerinde bulunan gözlemciler de lazerin en fazla ışık hızında ilerlediğini görebilirler ancak ışık hızı asla aşılmaz.. Bazı bilim insanları ışık görüntüsünün de ‘nothing’ (hiçbir şey) olarak algılanması gerektiğini savunurlar çünkü ışık görüntüsü ne enerji, ne veri, ne de net bir bilgi taşıyabilir. Tüm bunlara rağmen ışık hızını aşmayı başarmak, bu sıralamada yer almak için yeterli.  (Videonun ilk 1 dakikasında ışık görüntüsü Ay üzerinden örneklenmiş)
Kuantum Dolanıklığı  Albert Einstein’ın ‘ürkütücü’ olarak nitelendirdiği kuantum dolanıklık teorisi, birbiriyle eşleşmiş olan iki farklı parçacığın birbirine bağlı şekilde hareket etmesidir. Örneğin ilk olarak iki elektronu yan yana getirelim. Birbirlerini etkileyecek olan elektronlar, bir süre sonra uyumlu bir şekilde hareket etmeye başlayacaklardır. Bu noktadan sonra elektronlardan birisini bulunduğumuz konumun milyonlarca ışık yılı uzağına yerleştirelim ve eşleşmiş olan elektronu titreştirelim. Titreşen elektronun eşi, çok uzakta olmasına rağmen gerçekleşen titreşim hareketini anında fark edecektir ve titreşim hareketinin tam tersini uygulayacaktır. Eşi aşağı doğru yöneliyorsa yukarı, sağa doğru yöneliyorsa sola, ileri doğru yöneliyorsa arkaya doğru hareket eden elektron, ışık hızından çok daha hızlı (bazı bilim insanları 10.000 kat daha hızlı olduğundan bahsediyor) şeylerin olduğunun en büyük kanıtlarından birisidir.
Solucan Deliği Uzay-zaman bütünlüğündeki kısa yol olarak adlandırabileceğimiz solucan delikleri, ışığın milyonlarca senede katettiği yolu sadece birkaç saniyeye indirgeyebilir. Bu nedenle belki solucan deliğinin değil ama solucan deliğinden geçen her şeyin ışıktan daha hızlı olduğunu söyleyebiliriz.

Continue Reading

Öne Çıkanlar