Nature Physics dergisinin 15 Haziran tarihli sayısında ilginç bir makale yayınlandı. Avusturya’da Viyana Üniversitesi’nde araştırmacı Igor Pikovski ve çalışma arkadaşları “Kütleçekimsel Zaman Genişlemesinden Dolayı Evrensel Eşevresizlik” başlıklı matematiksel argümanlara dayanan makalelerinde çarpık uzay-zamanın büyük ölçekli cisimlerin kuantum süperpozisyonlarını engellediğini savunuyorlar.
Bu makale, büyük cisimlerle ilgili kuantum mekaniği etkilerinin göz önünde bulundurulduğu düşünce deneyi olan Erwin Schrödinger’in ünlü kedisini akıllara getirdi. Hatırlayacak olursak, bu ünlü deneydeki kedi kuantum teoriye uygun davransaydı, muhtemelen aynı anda iki farklı duruma sahip olacaktı. Yani hem ölü hem de canlı. Ancak biliyoruz ki, kedi canlıysa canlı, ölüyse ölüdür. İşte bu tür kuantum süperpozisyonları neden görmediğimize dair fizikçilerin yaygın açıklaması ortamdan kaynaklı girişimdir. Bir kuantum cismi bir parçacıkla etkileşince veya bir alandan geçince, bu cisim sadece bir durum almış olur.
Viyana Üniversitesi’nden araştırmacılara göre eğer fizikçiler bir kuantum süperpozisyondaki büyük bir cismi tamamen izole ederlerse, bu cisim en azından Dünya’nın yüzeyinde hâlâ bir duruma sahip olmaya devam edecektir. Pikovski bu durumu şöyle açıklıyor, “Yıldızlararası uzayda bir yerde bir kedi kuantum tutarlılığı korumak için bir şansa sahip olabilir ama Dünya üzerinde veya herhangi bir gezegenin yakınında kedi bu şansı kaybeder. Bunun nedeni ise kütleçekimidir.”
Makaleye göre, kütleçekimi kedinin bu kuantum süperpozisyon durumunda kalmasına izin vermez. Kuantum süperpozisyon ile söylenilmek istenen kedinin hem canlı hem de ölü olma durumuna sahip olması. Yahut, bir cismin aynı anda iki duruma sahip olması. Bir elektronun aynı anda iki farklı konuma sahip olması gibi. Aslında Viyana Üniversitesi’nden araştırmacıların çalışmasının içeriğini oluşturan temel ilke Interstellar filmini izleyenler için tanıdık bile olabilir. Albert Einstein’ın genel görelilik ilkesi son derece büyük kütleli bir cismin yakınındaki saatin çok daha yavaş çalışmasına neden olacağını belirtir. Çünkü bu cismin güçlü kütleçekimsel alanı uzay-zamanın yapısını gerer. Bunu daha iyi anlamak için, Dünya yüzeyine yakın bir yere yerleştirilmiş bir molekülü düşünelim. Bu molekülün deneyimleyeceği zaman daha uzaktaki bir yerden daha yavaş olacaktır. Uzay-zaman üzerine kütleçekiminin bu etkisinden dolayı araştırmacılar bir molekülün konumundaki değişikliğin molekülün iç enerjisini etkileyeceğinin de farkına vardılar. İç enerjiyi oluşturan molekül içindeki parçacıkların titreşimleri zamanla değiştiği için ve kütleçekimi de aslında zamanı etkilediği için bu çıkarım kayda değer. Araştırmacılar eğer bir molekül iki farklı yerde kuantum süperpozisyon halindeyse, konum ve iç enerji arasındaki korelasyon molekülün sadece bir yolu alarak ikilikte değişikliğe yol açacağını öne sürüyorlar.
Pikovski, çoğu durumda kuantum eşevresizliği yani dalga fonksiyonu çöküşünün dış bir kaynaktan dolayı olduğunu ama burada söz konusu olanın molekülün kendi hareketi ile etkileşen içsel değişimin neden olması olduğunu söyledi.
Bu çalışmanın sonuçları deneysel çalışan fizikçiler arasında heyecan yarattı diyebilirim. Görünüşe göre kütleçekiminin gerçekten de kuantum süperpozisyonların çökmesinde rol alıp almadığını test etmek isteyenler var. Örneğin, İngiltere’de Southampton Üniversitesi’nden deneysel fizikçi Hendrik Ulbricht, bu yeni fikrin ilgi çekici olduğunu belirterek bunu denemek için deneylere hazır olduğunu söylüyor. Ama teknoloji altyapısının hazırlanmasının on yıl kadar süreceğini de ekliyor.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
Elizabeth Gibney, How gravity kills Schrödinger’s cat, Nature News
