“parçalanamaz” elektronu parçaladılar
advertisement
“parçalanamaz” elektronu parçaladılar Yeni yapıtaşları kuantum bilgisayarlarda kullanılabilecek... Çeşitli ülkelerden fizikçilerce gerçekleştirilen bir çalışmayla, “fiziğin anayasası” sayılan Standart Model’e göre maddeyi oluşturan “temel parçacık”, yani daha alt yapıtaşlarına bölünmeyen elektronlar, yukarıda temsili resmi görülen “Majorana fermiyonlarına” (Mayorano okunuyor)bölündü. Nature materials dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, elektronların parçalanmasıyla oluşan ve bunları ilk kez 79 yıl önce öngören İtalyan fizikçi Ettore Majorano’nun adı verilen parçacıklar, mevcut bilgisayarlara göre çok üstün işlem gücüne sahip kuantum bilgisayarların gerçekleşmesine yardımcı olacak. Sıradan bilgisayarlar, 0 ve 1’in farklı birleşimlerinden meydana gelen dizilere dayalı bir kodlama sistemiyle çalışırken, kuantum bilgisayarlar, atomaltı dünyasının garip mekanizmaları uyarınca bir parçacığın aynı anda farklı yerlerde bulunabilme özelliğinden yararlanıyor. Ancak, kuramsal olarak en karmaşık işlemleri, mevcut en gelişkin süperbilgisayarlardan bile çok daha hızlı biçimde yapacakları öngörülen kuantum bilgisayarları, çok basit birkaç işlem yapabilen birkaç öncülün ötesinde pratiğe aktarabilmek şimdiye kadar mümkün olmuyordu. Nedeni, klasik bilgisayarlardaki en temel işlem birimi olan “bit”e karşılık gelen ve “kuantum bit” anlamına gelen “kubit”lerin çok kırılgan olmaları ve çok özel koşullar dışında hemen bozulmaları . Majorana fermiyonlarınınsa kubitler için çok uygun yapıtaşları olduğu belirtiliyor. Standart Model’de fermiyon adı verilen ve maddeyi oluşturan parçacıklar, (6 çeşnisi olan) kuarklar ile, elektron, müon ve tau parçacıkları, bunların nötrino karşılıkları (elektron, müon ve tau nötrinoları) ve tüm bu parçacıkların “antimadde” ya da “karşı madde” diye adlandırılan, aynı özelliklere sahip, ama ters elektrik yükü taşıyan ikizleri olarak sınıflandırılıyor. Yani bunlara “ayrı yumurta ikizi” gözüyle bakılabilir. Bunlar,ünlü Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli’nin adıyla “Pauli dışlama ilkesi” denen bir kurala uyuyorlar. Buna göre aynı türden iki fermiyon aynı anda aynı kuantum durumunda bulunamıyor. Bu ilkeye uyan parçacıklara, bunların bir sistemdeki dağılım istatistiğini çıkaran İtalyan fizikçi Enrico Fermi ile, İngiliz fizikçi Paul Dirac’ın adlarıyla “Fermi-Dirac fermiyonları” da deniyor. Teorik Majorana parçacıklarınınsa madde ve antimadde türlerinin birbirinden farksız oldukları, yani ters yük taşımadıkları varsayılıyor. Bu durumda, aynı analoji kullanılacak olursa, bunlara “aynı yumurta ikizi” denebilir. ABD’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuarı (ORNL) ve Tennessee Üniversitesi, Almanya’daki Max Planck Enstitüsü Karmaşık Sistemler Fiziği Enstitüsü’yle, İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi bilimcilerinin işbirliğiyle ORNL’de gerçekleştirilen deneylerde Majorana fermiyonları, maddenin yeni bir hali oluşturularak elde edilmiş. Bu yeni hale “kuantum spin sıvısı” deniyor. “Sıvı” denmesinin nedeni, ilk kez 43 yıl önce öngörüldüğü gibi özel koşullarda katı maddeyi oluşturan parçacıkların “spin” (dönme) denen özelliklerinin, tıpkı buzdaki kristal yapının tersine, sıvı su içindeki moleküller gibi rastgele yönlerde olabilmesi. Rus asıllı Amerikalı fizikçi Alexei Kitaev de (California Teknoloji Enstitüsü) kuantum spin sıvısı için bir teorik model geliştirmişti. Teoride bazı materyaller içinde bu anarşik düzende spin etkileşimleri olabileceği öngörülmüşse de, bunları laboratuarda gözlemek mümkün olamamıştı. ORNL’deki deneyde araştırmacılar, kuantum spin sıvısını, karbon atomlarının tek katlı bir yüzey oluşturdukları grafene benzeyen “iki boyutlu” bir yapıyı, üzerine nötron gönderip “çalkalayarak” oluşturmuşlar. Nötron bombardımanına tabi tutulan, alfa-rutenyum triklorür adlı madde. Bu maddeden oluşan iki boyutlu yüzeye çarpıp saçılan nötronlar, malzemeye manyetik hareketlilik sağlayan enerji aşılıyor. Böylece spinlerde oluşan manyetik uyarımların, normal mıknatıslarda görülen “spin dalgaları” yerine, Kitaev modelinin öngörüleri doğrultusunda Majorana fermiyonlarına karşılık gelen bir yapı oluşturdukları gözlenmiş. Raşit Gürdilek KAYNAKLAR: “New State of matter detected in a two-dimensional material”, University of Cambridge, 4 Nisan 2016 “ORNL neutron 'splashes' reveal signature of exotic particles”, DOE/Oak Ridge National Laboratory, 7 Nisan 2016 “Quantum Spin liquid”, https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_spin_liquid
