“Başka bir boyutta parçacıklar” bulundu: Temel fizik prensipleri değişebilir

[hepsigundem]

Bilim dünyasında temel parçacıklar uzun müddettir fermiyonlar ve bozonlar olarak iki ana sınıfa ayrılıyor.

Üç boyutlu uzayda bu ayrım epey net. Spin bedeli tam sayı olan parçacıklar (örneğin fotonlar ve Higgs bozonu) bozon; yarım tam sayı spine sahip olanlar (elektronlar ve nötrinolar gibi) ise fermiyon olarak tanımlanıyor. Bozonlar birebir kuantum durumunu paylaşabilirken fermiyonlar paylaşamıyor, bu sayede husus “çökmeden” varlığını sürdürüyor.

Ancak fizik, boyut sayısı azaldığında bu net ayrımın bulanıklaştığını gösteriyor.

“ÜÇÜNCÜ KRALLIK” ANYONLAR

Yaklaşık yarım yüzyıldır teorik olarak bilinen anyonlar, iki boyutlu sistemlerde ortaya çıkan ve özellikleri fermiyonlarla bozonlar ortasında yer alan kuazi-parçacıklar olarak tanımlanıyor. Kavram, Nobel ödüllü Amerikalı fizikçi Frank Wilczek tarafından ortaya atıldı. Wilczek, bu parçacıkların “herhangi bir şey” (any) olabilen tabiatına gönderme yaparak onlara “anyon” ismini vermişti.

Anyonların deneysel varlığı ise lakin 2020 yılında, tek atom kalınlığındaki iki boyutlu yarı iletkenlerde doğrulandı. Bu keşif, kuantum fiziğinde değerli bir dönüm noktası olarak değerlendirildi.

BİR BOYUTTA DA VARLAR

Son olarak, Japonya’daki Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) ile ABD’deki University of Oklahoma araştırmacıları, anyonların bir boyutlu sistemlerde de var olabileceğini gösterdi.

Thomas Busch, Raúl Hidalgo-Sacoto ve Doerte Blume imzalı iki başka çalışma, hakemli bilim dergisi Physical Review A’de yayımlandı. Araştırmacılar, sadece bir boyutlu anyonların varlığını göstermekle kalmadı; birebir vakitte bu parçacıkların “değiş tokuş istatistiklerinin” ayarlanabileceğini de ortaya koydu.

Kuantum mekaniğinde parçacıkların cinsini belirleyen en kritik özelliklerden biri, iki özdeş parçacık yer değiştirdiğinde sistemin nasıl davrandığıdır. Üç boyutta bu “değişim faktörü” sadece iki paha alabilir: +1 (bozon) ya da -1 (fermiyon). Fakat iki boyutta bu bedel -1 ile +1 ortasında daima bir aralıkta değişebilir — işte bu aralıktaki bedeller anyonlara karşılık gelir.

Araştırmaya nazaran, bir boyutta da bu katı ikili yapı bozuluyor. Bir boyutlu sistemlerde parçacıkların hareket alanı son derece kısıtlı olduğu için birbirlerinin içinden geçmek zorunda kalıyorlar. Bu durum, değişim faktörünün yüksek boyutlardakinden farklı davranmasına yol açıyor. Bilim insanları, bu özelliğin parçacıklar ortasındaki kısa menzilli etkileşimin gücüyle ilişkili olabileceğini düşünüyor.

TEMEL FİZİĞE YENİ PENCERE

Araştırmacılar, bir boyutlu anyonların sırf teorik bir mümkünlük olmadığını, birebir vakitte özelliklerinin matematiksel olarak haritalanabildiğini vurguluyor. Bu gelişme, kuantum dünyanın temel prensiplerini tekrar düşünmeye kapı aralayabilir.

Eğer deneysel olarak da doğrulanırsa, bu keşif sadece parçacık fiziğinin sınıflandırma sistemini genişletmekle kalmayacak; birebir vakitte kuantum bilgi süreç ve egzotik husus halleri üzere alanlarda da yeni uygulamaların önünü açabilecek.

Fizikte “üçüncü krallık” olarak anılan anyonlar, cihanın en temel yapı taşlarına dair anlayışımızı değiştirmeye aday görünüyor.


NTV

The post “Başka bir boyutta parçacıklar” bulundu: Temel fizik prensipleri değişebilir first appeared on HepsiGündem.COM " Gündem,Güncel Haberler Burada ".

Okumaya devam et...