Bizi Takip Edin

Fizik

MİNKOWSKİ DİYAGRAMI VE ÖZEL GÖRELİLİK BÖLÜM I

Yayınlandı

üzerinde

1908 yılında, Hermann Minkowski tarafından geliştirilen, özel göreliliğin kapsadığı uzay ve zaman profilini açıklamada ve gösterimlemede inanılmaz derecede başarılı olan diyagramdır. Diyagramın dinamiğinden ötürü, sadece bir boyutlu hareketleri gösterimler. Okunması ve kullanması, oldukça basit ve mantığa dayalı bir diyagram çeşididir. Diyagramın nasıl okunacağına, nasıl gözlemciye rölatif çalıştığına, ardından da özel göreliliğe ufak bir bakış atacağız.

Bu külliyata girişmeden önce, diyagramın dinamiğini anlamak için, alegori maiyetinde, sadece diyagramın işleyiş prensibi ile, basit örnekleri inceleyeceğiz. Altta gösterimlenen diyagram, Minkowski diyagramı ile aşağı yukarı aynı karekteristik yapıya sahiptir. Diyagramın ordinatı “t”, yani zamanı göstermektedir. Apsisi “x” ise, hareketi tanımlamaktadır. Yani, hareket sadece apsislerde, bir boyutta gerçekleşmektedir. Sağa yahut sola. Bu dinamiğe aslına bakarsanız, oldukça alışkınız. Hız-zaman, konum-zaman, ivme-zaman gibi klasik fizik gösterimleri de-aşağı yukarı-aynı mantık ile işlemektedir.

Görsel 1_Normal bir konum-zaman grafiğinden farkı, “t” ve “x” eksenlerinin değişik yerlerde olmasıdır. Pekala o zaman, bu diyagram nasıl işliyor? Sabit bir cismimiz olduğunu varsayalım. Diyagramımız, metrik sistem ile, saniye biriminden işlem görsün. Cisim, t=0’da, başlangıç konumundan 1 metre uzakta, 2 saniye kadar sabit dursun. Bu, grafikte aşağıdaki gibi gözükecektir. Mekan ve zaman, sonsuz tanımlandığı üzere apsis ve ordinat istenildiği kadar uzatılabilir. Görünüşü, ters çevrilmiş bir konum-zaman grafiğinden farksızdır.

Görsel 2_

 

Başka bir cisim için, t=0’dan itibaren, 1 m/s hızda, pozitif yönde ilerlediği söylenirse, üç saniyelik zaman diliminde ortaya çıkacak olan grafik nasıl görünecektir? Pek şaşırtıcı olmasa gerek. Zira, diyagramın çalışma prensibi, oldukça basit ve sadedir.

Görsel 3_

İvmeli hızlarda da grafik, tahmin edileceği gibi eğri bi hal almaktadır. Zira ikinci katedilen mesafe, ilk mesafenin misli olacaktır. Hız, birim saniye başına katedilen mesafe ise ivme, birim zamanda hızdaki değişimdir. Bu yüzden mesafeye yansıyan etki, misliyle katlanarak yansır. Bu yüzden konum-zaman eğri, hız-zaman artan bir doğru ve ivme de sabit bir artış olduğu üzere, paralel bir doğru olarak gösterilir.

Minkowski diyagramının dinamiği oturduğuna göre, şimdi diyagrama girişebiliriz. Diyagramın, t ordinatı ile x apsisi, birbiri ile bağlantılı artış ve azalış göstermektedir. Zira diyagram, ışık hızına yakın hızlardaki görelilik etkisini açıklamak için kullanılmaktadır. Akabinde, zaman ile mesafenin bir kullanılması için de bu şekilde yapılmaktadır fakat, oraya daha sonra değineceğiz.
Örnek olarak, Minkowski diyagramımızın, zaman ordinatı birim saniye olarak belirlenmişse, apsis 3×10^8 (ışığın bir saniyede katettiği mesafe) birimine bölünecektir. Bu sayede, vakum ortamda ilerleyen foton, grafikte 45 derecelik bir açı sağlayacaktır. Bu etki karşımıza, “zaman konisi” olarak geri dönecektir. Foton doğrusundan daha dar açıya sahip hiçbir doğru olamaz. Zira, oluşan açı ne kadar darsa, hız o kadar artıyordur. Açı sınırımız ise, c doğrusunun açısı kadardır yani, 45 derece.

Görsel 4_

Işık hızında, birçok anomalinin başgösterdiğini biliyoruz. Bu anomalilerin günlük hayattaki hızlarda gerçekleşmemesini, ışık hızının inanılmaz yüksek değerine veriyoruz. Bu etkiyi, Minkowski diyagramında da görebiliriz. Saniyede 100 m/s hızda ilerleyen bir cismin konum değişiminin doğrusu, t ordinatıyla neredeyse bitişik olacaktır. Aradaki bu devasa açı ve alan farkı, etkilerin ne kadar görmezden gelinebilir olduğunu, görsel olarak bize gösteriyor.
Işık hızının diyagramda nasıl gösterildiğini gördük. Aynı, önceki gösterimlerimizdeki gibi, (mesela) 0.5c, yani ışık hızının yarısı, birim metrik gösterimlerimizin simetrik olarak bölünmesiyle elde ediliyor. Tahmin edileceği üzereyse, 0.5c < 1c olduğu için açısı, daha büyük olacaktır. 0.5c ile seyahat eden bir cismin doğrusu, 67.5 derecelik bir açı yapacaktır. Işık hızından daha hızlı gidilmediği gibi, şimdiki gözlemlerimiz ve tahminlerimizce, hiçbir doğru x apsisine doğru “geri” eğim de yapamaz. Zira bu, zamanda negatif yönlü bir hareketin göstergesidir.

Minkowski diyagramı, klasik fizikte işleyen referans sistemlerince de kolayca irdelenebilir. Mesela, uzay boşluğunda sabit bir cismi referans çerçevesi alarak bir diyagram çizelim. Referans çerçevemiz, x=0 olarak alınırsa, onun doğrusu, t ordinatının birebir teğeti olacaktır. Pekala, bu sabit cisme rölatif olarak a ve b cisimlerimiz hareket etsinler. Referans cismine göre pozitif yönde a cismi, 1c’de, yani 3×10^8 metre/saniyede hareket etsin. b cismi ise, 0.5c’de yani, 1.5×10^8 metre/saniyede hareket etsin. Bu cisimler, sabit referans cismimize göre aşağıdaki diyagramdaki gibi olacaktır. Referans cismi, t ordinatının teğeti olduğu için, zamanda yahut mekanda hiçbir değişim gözlemlenmez.

Görsel 5_

a ve b cisimleri, sabit hızda ilerlemektedir. Bu iki cisim, t=0’da, referans cismi ile aynı noktadalardı. Bu sayede, t=0, x=0 şeklinde harekete başlama olanağına sahip oldular. Tam bu anda, b cisminin referans sistemine geçelim. Peki, bunu nasıl yapacağız? X apsisine bir teğet çizeceğiz. Bu teğet, b cisminin referans sisteminde, metrik sistemi belirleyecek. Ayrıca, b cisminin doğrusuna da bir teğet çizerek t’ diyelim. Bu t’ ve x’ b cisminin referans sistemini oluşturacaktır. Bu çıkarımı yaparken, yeni bir diyagram çizmeye gerek yok, önceki diyagram üzerine çizerek karşılaştırmalar yapabiliriz. b cisminin referans sistemi r’, yukarıdaki diyagramı çizdiğimiz sistem ise r olsun. Sabit cismimize göre çizilen diyagramda, koordinat alınmak istenirse, ordinat ile apsis arasındaki “olaylar boşluğunda” seçilen noktadan, ilk olarak ordinata paralel çizilen çizginin, apsiste kestiği yer, sonra da nokta ile ordinat arasında apsise paralel çizilen çizginin ordinatta kestiği yer belirlenerek yazılır. Sabit referans sistemindeki doğru, daha önceden bildiğimiz gibi dik bir doğrudur. Bu yüzden, apsisten yukarıya çekilecek her çizgi, doksan derecelik açıya sahip olacaktır. Fakat, r’ için aynısı geçerli değil. Zaman ordinatı, eğik olduğu üzere, olaylar boşluğundaki bir noktadan apsise indirilecek bir doğru, t’ ordinatına tamamen bir paralellik içermek zorundadır. Olaylar boşluğunda belirlenen bir y noktası için, iki referans sistemine göre de bir koordinat bulma çalışması yapalım.

Görsel 6_

Zaman, x apsisine paralel olduğu üzere herhangi bir değişim gözlenlenmedi. Bu yüzden, t’ = t, t =t’ gibi bir durum söz konusu. Fakat konum için, aynısı geçerli değildir. Belirlenen nokta, bulunduğu eksende hareket ettikçe, r ve r’ referans sistemleri arasında bir fark yaratacaktır. Bu fark da, görseldeki denkliği doğurmaktadır. Yani, x’ ile x arasındaki fark, bahsedilen nokta ile gözlemci arasındaki mesafeden doğmaktadır. r referans sistemi, mesela Ay yüzeyindeki bir astronot olsun. Bu astronota göre, y noktası (t=0) 4.5×10^8 metre uzaklıkta yer alıyor. Fakat b cismi için aralarındaki uzaklık 3×10^8 metre. Pekala, bu iki değerin birbirine sistematik dönüşümü nasıl olacak? İlk olarak, denkliği kurmak için x’ değerimizi yerleştirip, ona eşit olan x değerini karşı tarafa atalım. Bu durumda, x’ = x-v.t sonucunu buluyoruz. Buradaki “v”, hareketli referans sisteminin (r’) rölatif hızıdır. Yani, 3×10^8 = 4.5×10^8 – 0.5cx1s zira, noktanın belirdiği zaman, birinci saniye, r’ sistemi 0.5c’de sabit bir hıza sahip. Sadece o anlığına ulaşacağımız sonuç budur. Üçüncü saniyede b cismi, y noktasına ulaşarak aralarındaki mesafeyi 0 metreye düşürecektir. Fakat r sistemi için mesafe hala 4.5×10^8 metre kalacaktır. Bu durumda, y noktası r’ sistemine göre hareketlidir. Pekala, y noktası da b cismi ile aynı hıza sahip olsaydı, birbirleriyle rölatif olarak sabit kalacaklardı. Bu durumda, y noktası r sisteminden giderek uzaklaşırken, b cismine sürekli aynı uzaklıkta kalacaktı.
Şu ana kadar Newton fiziğini kullanarak geldik ve hatta Galile dönüşümlerini kullandık. Pekala, yukarıdaki grafikte bir şey farkettiniz mi? a cismi, 1c’de seyrediyor, yani ışık hızında. Sabit referans sistemi için, ilk saniyede 3×10^8, ikinci saniyede 6×10^8 metre mesafe katetmiş oluyor. Peki ya, r’ sistemi için? c cisminin 2. saniyede katettiği mesafeyi, ilk olarak r sistemi için alalım:
t = 2
x = 6×10^8 m, peki ya r’ sistemi için?
t’ = 2
x’ = 3×10^8, görüldüğü üzere, salt Galile dönüşümleri bize yanlış sonuç verdi. Işık, sabittir ve her referans noktasına aynı hız skalerini yansıtır. Fakat r’ referans noktasına göre a cismi, 0.5c’de ilerlemektedir. Bu etkiyle, günlük yaşantımızda da karşılaşmaktayız. Arabada 50 km/saat hızla ilerlerken, önümüzdeki 60 km/saatte ilerleyen araba bize sadece 10 km/saat hızda ilerliyormuş gibi görünür.

Bir uzay konvoyu düşünelim. Konvoydaki uzay gemilerinin arası, 3×10^8 metre. Bu konvoy, sabit hızla t=0’da yanımızdan geçiyor. 0.5c’de ilerliyorlar. Biz, durmaktayız. Bu konvoyda, yanımızdan geçmeden bir saniye önce, uzay gemilerinden birince karşı gemiye lazer tutuluyor. Karşıdaki geminin arkasında da bir ayna bulunuyor. Bu lazer, aynadan sekip, lazerli gemiye geri dönüyor. Bu durumun, lazer gönderilen gemiye rölatif Minkowski diyagramını çizelim.

Görsel 7_

Sabit hızda hareket eden bir referans olduğu üzere geminin konumu, diyagramda t’ ordinatına teğettir. Bu yüzden diyagram, yukarıdaki şekli almıştır. Işık, bir saniyede katettiği mesafeyi bir saniyede alarak, iki saniyelik bir yolculuk yaşamıştır. Oldukça sade ve simetrik bir diyagramla karşı karşıyayız. Pekala, aynı olayın bize rölatif diyagramı nasıl olacaktır? Galile dönüşümlerinin ışık hızında işe yaramadığını biliyoruz. Bu yüzden, x ve t eksenleri, x’ ve t’ eksenlerinin direkt teğeti olmayacak. Işık hızına yaklaştıkça zamanda ve mekanda yaşanan değişimleri biliyoruz. Bu bilgimize bir de, zamanı da mesafe ile ölçebileceğimiz bilgisi eklendiği zaman, t’ ve x’ eksenlerinin, bizim referans sistemimize nasıl duracaklarını, az çok tahmin etmiş olabilirsiniz.

Görsel 8_

t’ tahmin edileceği gibi, önceki açısı ile aynı eğriye sahip bir konuma yerleştirildi. Fakat x’ bu sefer, çok daha farklı bir konuma yerleşti, nasıl oldu bu? t’ aynı açı ile yerleştilidiği zaman, fotonun doğrusu, x apsisi ile 45 derecelik açı yapacak şekilde çizildi. Ardından, önceki grafikte kalan kırılma noktasındaki aynı açıya sahip olunacak şekilde doğru geri kırıldı. Bu, x’ için ilk tanımlayıcı nokta oldu. Ardından, uzay konvoyunun bizi geçtiği an olan t=0 noktası da belirlenerek, bu iki nokta arasına x’ ekseni çizildi. Fakat bu sefer, oldukça garip bir durum ortaya çıktı, uzay konvoyu bizi geçerken, gönderilen lazer aynadan sekiyordu. Ama bu diyagramda bizim referans sistemimize göre, y noktası pozitif bir değere sahip. Yani bize göre, lazer konvoy bizi geçtikten sonra aynadan sekiyor. Pekala, bu durum nasıl gerçekleşiyor?

Bir sonraki yazımızda, bu anomaliyi işleyecek ve zamanı, mekan birimleriyle ölçmeye başlayacağız. Zira “uzay zaman”, birleşik bir dokudur ve iki “birleşik” dokuyu ayrı birimlerle ölçmek, ileriki adımlarımızda bizi uğraştıracaktır. Minkowski diyagramlarına girdik ve matematiğiyle, mantığını oturttuk. Galile dönüşümlerinin neden işe yaramadığını görselledik ve zamanın hızdan hıza neden rölatif olduğuna ufak bir ışık yaktık. Uzay zamanın büyüleyici doğasını, matematik ile yansıtmaya devam edeceğiz.

Reklam Alanı
1 Yorum

1 Yorum

  1. Beril

    Ağustos 11, 2017 at 11:23 am

    Bu güzel yazı için teşekkürler. Fakat Khan’s Academy’den örneklerden faydalanılıp credits verilmemesi üzücü olmuş. İyi çalışmalar.

Yanıtla

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bilim

Dünya Üzerinde Yüzen Dev Plazma Tüpleri Var

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Uzun süredir onlardan şüpheleniyorduk ama 2015’te gökbilimciler ilk kez Dünya’yı çevreleyen manyetosferin iç katmanlarında tübüler plazma yapılarının görsel kanıtlarını yakaladılar. 2015’te Cleo Loi ”60 yıldan uzun süredir, bilim insanları bu yapının varlığına inandı ama onları ilk kez görüntülüyerek , onların gerçekten orda olduğuna dair görsel bir kanıt sağlamış oldular.” dedi. Loi bu araştırmanın baş yazarıydı, ödüllü lisans tezinin bir parçası olarak yapılmış ve Geophysical Research Letters dergisinde yayınlanmıştır. ”Yapıların keşfi önemlidir çünkü bir örnek olarak sivil ve askeri uydu tabanlı navigasyon sistemlerimizi etkileyebilecek istenmeyen sinyal bozulmalarına neden olurlar. Yani onları anlamalıyız.” dedi. Plazma yapısı şu şekilde açıklandı: Dünya’nın etrafında uzay bölgesine magnetik alanla dolu magnetosfer adı verilen ve güneş ışığıyla iyonize edilmiş atmosfer tarafından oluşturulan plazma ile doludur. Magnetosferin en içteki katmanı iyonosferdir ve bunun üzerindeki de” plasmasphere”dir. Tüpler içeren çeşitli garip şekilli plazma yapıları ile gömülüdürler. Loi ” Yaklaşık olarak yerin 600 km üzerinde olması için pozisyonlarını hesapladık ve iyonosferin üzerinden plasmasphere’ doğru geçişin devam ettiği görüldü. Burası neredeyse nötr atmosferin bittiği yer ve uzayın plazmasına geçiş yapıyoruz.” dedi. Loi, Batı Avustralya çölünde bir radyo teleskopu olan Murchison Widefield Array’ı kullanarak gökyüzünün büyük yamalarını haritalayabildiğini ve bir film oluşturmak için dizinin hızlı enstantane olanaklarından yararlanabileceğini keşfetti ve plazmanın gerçek zamanlı hareketlerini etkin bir şekilde yakaladı. Kaynak: https://www.sciencealert.com/science-confirms-giant-plasma-tubes-floating-above-earth

Devamını Oku

Astrofizik

Kuantum Mekaniğini Kullanmanın 5 Pratik Yolu

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

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

Devamını Oku

Bilim

Afrika’nın Altındaki Gizemli Bir Anomali Dünya’nın Manyetik Alanını Kökünden Zayıflatıyor

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Dünya’nın manyetik alanı dramatik bir zayıflama durumu içerisinde ve akıl almaz yeni bir araştırmaya göre, bu olağanüstü bozulma, 1000 yıldan fazla süren bir modelin parçası. Dünya’nın manyetik alanı bize sadece Kuzey ve Güney kutuplarını vermez; ayrıca bizi Güneş rüzgârları ve kozmik radyasyonlardan korur. Fakat, bu görünmez kuvvet alanı bilim adamlarının düşündüklerinin aksine, manyetik kutuplarımızın tersine dönüşüyle birlikte hızlı bir şekilde zayıflıyor.
Bunlar kadar çılgınca olan başka bir şey ise bu olayın aslında geniş zaman aralıkları boyunca sürmüş olmasıdır. Bu olay son yaşandığında, yaklaşık 780 bin yıl öncesiydi. Buna rağmen, 40 bin yıl öncesinde bunun tekrar yaşanmasına ramak kalmıştı.Bu olay gerçekleştiğinde, binlerce yıl boyunca,polarite geri dönüşle birlikte pek de hızlı sayılmaz aslında.
Kimse böyle bir tersine dönüşün yakında olup olmayacağını kesin olarak bilmiyor. Bunun bir nedeni ise somut veri eksiklği.

Şu anda bilim adamlarını en çok ilgilendiren ve Şili’den Zimbabve’ye kadar uzanan bu geniş bölgeye Güney Atlantik Anomali deniyor. Dünya’nın uydularının geri dönmesini engelleyecek aşırı derecedeki zararlı anomaliyi içinde barındıran bu güçsüz alan, aynı zamanda yaydığı fazladan radyasyonla elektronik akşamlara da zarar verebilir.
A.B.D.’nin Rochester Üniversitesi’nden fikiz profesörü olan Vincent Hare, “manyetik alanın değiştiğini bir süredir biliyorduk, ancak bu bölge için uzun bir süre olup olmadığını veya bu bölge için normal bir süreç olup olmadığı bilmiyorduk,” dedi. Bilim adamlarının Dünya’nın bu bölgesinin manyetik tarihiyle ilgili çok fazla bilgi sahibi olmamasının sebeplerinden birisi ise geçmiş çağlarda arkeolojik olarak korunmuş kalıntılar anlamına gelen “arkeomanyetik veri” eksikliğidir. Bu tarz bir geçmiş çağ bugünün Güney Atlantik Anomalisi’nin üzerinde bulunan Zibabve, Güney Afkrika ve Bosvana’ya komşu olan Limpopo Nehir Vadisi’nde yaşamış bir grup eski Afrikalı’ya aitti.Yaklaşık 1000 yıl önce, bu Bantu insanları çevresel sıkıntıların olduğu zamanlarda batıl bir ayin olan bir ayrıntıyı gözlemledi. Kuraklık zamanları boyunca, yıllar sonra bilim adamları için bilimsel bir çalışma ortamı hazırladıklarını asla bilmeden, yağmurların tekrar gelmesi için kutsal bir arınma ayini olarak kilden yapılmış evlerini ve tahıl ambarlarını yakacaklardı. Ekipteki jeofizikçilerden biri olan John Tarduno, “kili çok yüksek sıcaklıklarda yaktığınızda, aslında manyetik mineralleri dengeliyorsunuz ve çok yüksek sıcaklıklarda soğuduklarında Dünya’nın manyetik alanının bir kaydını çıkarıyorsunuz,” diyerek bir açıklama yapmıştır.

Bu yakma ayinlerinden kurtulan eski eserlerin bir analizi, bugünün Güney Afrikalı’larının atalarının yalnızca kültürel uygulamalarının dışında çok daha fazlasını gün yüzüne çıkarmaktadır.Tarundo, “anomalilerin tekrarlayan davranışlarını araştırıyorduk çünkü bugün olan olayın o olduğunu düşünüyoruz ve Güney Atlantik Anomalisi’ne sebep olan şey de bu,” diyor. “Bu anomalilerin geçmişte olduğunu gösteren kanıtlar bulduk ve bu manyetik alandaki değişiklikleri bağlamsallaştırmamıza yardımcı oluyor.”“Yanma olayından hemen sonra zamanda donmuş bir pusula” gibi, zayıflayan Güney Atlantik Anomalisi’nin ortaya çıkaran yapay dokular tarihten bağımsız bir olay değil.Benzer dalgalanmalar 400 ile 450, 700 ile 750 ve 1225 ile 1550 yılları arasında meydana gelmiştir ve bize Güney Atlantik Anomalisi’nin yerini gösteren bir desen olduğu gerçeği coğrafik bir sürpriz değildir. Tarundo, “Afrika’nın altında,çekirdek ile manto sınırında, küresel manyetik alan üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilecek olağandışı bir şeyin varlığına dair daha güçlü kanıtlar elde ediyoruz,” dedi. 160 sene veya daha fazla bir süredir yer alan, Dünya’nın şu anki manyetik alanındaki zayıflama, “Geniş-Alçak Hız Kesme Gerilim Bölgesi” denilen ve Afrika Kıtası’nı yaklaşık 2900 kilometre altında yer alan, yoğun kaya topluluklarından oluşan geniş bir rezervuarın neden olduğu düşünülmektedir.

Araştırmacılar, geçen sene, bunun on milyonlarca yıllık olması mümkün olan derin bir özellik olduğunu açıkladılar. “Binlerce kilometre boyunca, bütün sınırları çok net. Neredeyse Güneş’in yüzeyi kadar sıcak olan, Dünya’nın dış çekirdeğindeki sıcak sıvı demir ile daha sert ve serin bir manto arasında bulunan bu yoğun bölgenin, bir şekilde Dünya’nın manyetik alanını oluşturmaya yardımcı olan demiri kötü bir şekilde etkilediği düşünülüyor. Burada neler olduğu hakkında daha fazla şey öğrenmeden önce, daha yapılacak çok fazla araştırma var.Araştırmacıların açıklamasına göre, kutubun tersine dönüşündeki geleneksel düşünce, bunun çekirdeğin herhangi bir yerinden başlayabileceği ama üstümüzdeki manyetik alanda neler olduğunu gösteren en son bulgular (keşifler), çekirdek ile manto sınırındaki yerlerde oluşan olaylara bağlı.Eğer onlar haklıysa, bin yıl önce yapılan bir ayin sayesinde,bütün bunlar gelecek için ne anlama geliyor kimse emin olmasa da zayıflayan bir yapbozun büyük bir parçası avuçlarımızın içinde.Hare, “şu anda bu olağandışı davranışın 160 yıl öncesinden en az birkaç kez oluştuğunu ve bunun daha uzun vadeli bir desenin bir parçası olduğunu biliyoruz, dedi. “Ancak, bu davranışın tam bir kutup dönüşüne yol açıp açmayacağından emin olmak için çok erken.”
Bu keşifler GeophysicalReviewLetters’da yayınlanmıştır.
Kaynak:https://www.sciencealert.com/something-mysterious-under-southern-africa-dramatically-weakening-earth-s-magnetic-field-south-atlantic-anomaly

Devamını Oku

Öne Çıkanlar