Çift Yarık Deneyi: MIT'den Kanıt! Einstein mı Haklıydı, Bohr mu?

MIT araştırmacıları, 10.000'den fazla ultra soğuk atom kullanarak gerçekleştirdikleri deneyle, kuantum mekaniğinin temel taşlarından biri olan ışığın doğasına ışık tuttu. Çift yarık deneyiyle Einstein ve Bohr arasındaki ünlü tartışmaya son nokta konuldu. Deney, Einstein'ın iddialarının aksine, Bohr'un haklılığını kanıtladı.

Bu önemli deneyin sonuçları, kuantum dünyasının anlaşılmasına büyük katkı sağlayacak.

* Işığın dalga ve parçacık doğası aynı anda gözlemlenemiyor.

* Fotonun yol bilgisi elde edildiğinde dalga özelliği kayboluyor.

* Bohr'un belirsizlik ilkesi doğrulandı.

ÇİFT YARIK DENEYİNDE EINSTEIN MI YOKSA BOHR MU HAKLI ÇIKTI?

1927'de Albert Einstein ile Niels Bohr, ışığın doğası üzerine uzun ve çetin bir tartışmaya girmişlerdi. Bu tartışma, kuantum mekaniğinin temelini oluşturuyordu. Çünkü ışık, hem dalga hem de parçacık özellikleri gösteriyordu. Ancak bu ikili doğa aynı anda gözlemlenemiyordu.

Thomas Young'un 1801'deki çift yarık deneyi, ışığın hem dalga hem de parçacık gibi davrandığını göstermesiyle klasik fiziğe meydan okudu. Işık, iki yarıktan geçerken oluşturduğu girişim desenleri ile dalga özelliğini; yarıklardan hangisinden geçtiği gözlemlendiğinde ise parçacık özelliğini sergiliyordu. Ancak bu iki durumu aynı anda görmek imkansızdı.

EINSTEIN'IN İDDİASI VE BOHR'UN CEVABI

Einstein, 1927'deki Solvay Konferansı'nda, çift yarık deneyinin dalga-parçacık ikiliğini aynı anda ortaya koyacak şekilde yeniden kurgulanabileceğini savundu. Ona göre, bir foton tek bir yarıktan geçerken, o yarığa çok küçük bir fiziksel etki uygular. Bu etki ölçülerek, fotonun hangi yarıktan geçtiği belirlenebilir.

Einstein, bu etkiyi ölçerken de girişim deseninin (dalga davranışının) korunabileceğini düşündü. Yani hem parçacık (yol bilgisi) hem de dalga (girişim deseni) aynı anda gözlemlenebilir diyordu. Bohr ise, belirsizlik ilkesi gereği, yol bilgisi elde edilirse dalga davranışının kaybolacağını savundu. Yani bu iki bilgi aynı anda kesinlikle elde edilemezdi.

MİT'İN YENİ DENEYİ: ÇİFT YARIK DENEYİ EN HASSAS ŞEKİLDE TEKRARLANDI

Yıllar boyunca farklı deneylerle Bohr'un görüşü desteklendi. Ancak MIT'den Prof. Wolfgang Ketterle liderliğindeki ekip, ışığın doğasına dair en hassas ve idealize edilmiş deneylerden birini gerçekleştirdi. Fizikçiler, klasik yarıklar yerine her biri tek bir yarık gibi davranan 10.000'den fazla ultra soğuk atomu lazerlerle kristalimsi bir kafes içine dizdi.

Her atom, tek bir fotonun saçılabileceği izole bir yarık işlevi gördü. Deneyde çok zayıf bir ışık kaynağı kullanılarak her atomun en fazla bir foton saçması sağlandı. Bu sayede fotonların iki komşu atomla nasıl etkileştiği, yani ışığın dalga mı yoksa parçacık mı gibi davrandığı incelendi.

ATOMLARIN KONUMSAL BELİRSİZLİĞİ VE IŞIĞIN DAVRANIŞI

Araştırmacılar ayrıca, fotonun davranışını etkileyen önemli bir değişkeni, atomların "konumsal belirsizliği"ni yani bulanıklığını da inceledi. Atomlar, lazer ışığıyla tutulduğu yerlerde gevşetildiğinde, uzamsal olarak daha belirsiz hale geldi. Bu "bulanıklık" arttıkça, atomlar fotonun geçtiği yönü daha iyi kaydeder hale geldi.

Böylece fotonun parçacık gibi davranma ihtimali yükseldi. Yani atom ne kadar “belirsiz”se, ışığın parçacık doğası o kadar baskın hale geliyordu. Öte yandan sonuçlar ise, kuantum teorisinin öngördüğü gibi çıktı: Fotonun parçacık özelliği ne kadar belirginleşirse, dalga girişim deseni o kadar zayıflıyordu.

DENEYİN SONUÇLARI VE KUANTUM MEKANİĞİ İÇİN ANLAMI

Fotonun geçtiği yol hakkında bilgi edinildiği anda, girişim deseni kayboluyordu. Bu durum, fotonun yol bilgisiyle dalga özelliğinin aynı anda gözlemlenemeyeceğini, dolayısıyla Bohr’un belirsizlik ilkesinin doğruluğunu ortaya koydu. MIT'deki bu son deney, kuantum mekaniğinin temel prensiplerini bir kez daha doğrulamış ve Einstein ile Bohr arasındaki tarihi tartışmaya son noktayı koymuştur.

Bu deney, kuantum mekaniğinin ne kadar sıra dışı ve sezgilerimize aykırı olduğunu bir kez daha gösteriyor. Işığın doğasını anlamak, evrenin temel yasalarını anlamak demektir.

Kaynak: Haber Merkezi / 9SN

TÜRKSAT 4. Mobil Operatör Olarak Geliyor! Hedef 2026 İlk Çeyrek İçeriği görüntüle