“Kitaev quantum spin liquid” görüntüsü.
(Kaynak: Genevieve Martin, Oak Ridge National Laboratory/livescience.com)
“Livescience.com”da 6 Nisan 2016 tarihinde yayımlanan bir habere göre, Bilim İnsanları, laboratuvarda yarattıkları ve “Kitaev quantum spin liquid” olarak adlandırdıkları yeni bir madde durumunda, elektronları parçalayan (split) yeni “yalancı-parçacık” (quasiparçacık) yarattılar…!
Elektronlar, bugüne kadar, daha alt parçacıkları mevcut olmayan (daha alt parçacıklarına bölünemeyen) atom-altı parçacıklar olarak bilinmekteydi…
“Oak Ridge National Laboratory”deki (Tennessee, ABD) araştırmacılar, maddenin daha önce öne sürülen, ancak, deneysel olarak gösterilemeyen bu yeni durumunun, (state), ekzotik bir malzemedeki elektron spinlerinin belirli bir şekilde etkileştiği “kuantum dansı” (quantum dance) durumuna geçtiği hallerde ortaya çıktığını söylüyor…
Bilim İnsanlarına göre, bu yeni keşif daha kaliteli kuantum bilgisayarlarının geliştirilmesini sağlayabilir…
Bilim insamları, bazı özel şartlar altında, maddenin çok daha alışılmadık durumlarının ortaya çıkabileceği görüşünde…
Bu durumlardan biri olan “quantum spin liquid” madde durumunu, kısaca, elektronların acayip etkiler doğuracak şekilde etkileşebileceğini, fizikçiler , 40 yıl kadar önce ileri sürmüştü…
Elektronların, spin adı verilen ve bir çubuk mıknatıs gibi davranarak, belirli bir yönde veya aksi yönde konumlanabildikleri uzun zamandır biliniyor… Eğer bu küçük mıknatıslar belirli bir yönde konumlanırsa, bu malzemeye ferromanyetik adı verilmiştir… Değişen spin özelliğine sahip maddeye “anti-ferromanyetik”, düzensiz spin durumundaki maddeye ise “paramanyetik” adı verilmiştir…
Birçok malzeme soğurken bu çubuk mıknatıslarda hizalanma eğilimi belirir… Fakat, bir “kuantum spin sıvısı”nda (quantum spin liquid ) bu çubuk mıknatıslar birbiri ile iletişerek, diğerinin alacağı spin durumunu etkiler; ancak, malzeme ne kadar soğursa soğusun dağınık (disarray) kalır…
“Kuantum spin sıvısı”, elle tutulabilecek şekilde, katı gibi görünebilir… Ancak, içindeki atomları dış halkalarındaki elektronları görebilecek şekilde, bir mikroskopla bakmak mümkün olsa, malzeme içindeki elektronların (dalgalar oluşturan, ancak, bir arada tutulamayan) düzensiz etkileşim karakteri gösterdikleri görülecektir…
On yıl kadar önce, fizikçi Alexei Kitaev, kuantum spin sıvısının elektronların, uzun zamandır ileri sürülen ve kendisinin anti-parçacığı gibi hareket eden, “Majorana fermion”larına parçalandığını ileri sürmüştü… Eğer bu yeni madde durumu mevcutsa, bunun gerçekten acayip etkileri mevcut olabilecekti… Proton ve nötronların daha küçük parçacıklar olan kuarklardan oluştuğu dikkate alındığında, elektronların spini ve elektrik yükü mevcut olan, bölünemez parçacıklar olduğu düşünülüyordu…
Bu durumda, elektronlar gerçekten parçalanmasa da, bunların spin etkileri parçalanmış bir görüntü vermelerine sebep olur… Bu sebeple, bu malzeme durumunda, Majarona fermiyonları “hayalet parçacıklar” (quasifermions) olarak adlandırılır…
Banerjee ve araştırma grubu arkadaşları Kitaev’in ileri sürdüğü durumun gerçek hayatta gerçekleşebildiğini göstermiş oldu…! “Alpha ruthenium chloride” adı verilen madde kırıntılarına baktıklarında, atomların bal peteği paterninde, iki-boyutlu levhalar halinde dizildiklerini gözlediler…” Dış yörüngesinde tek elektron bulunan “ruthenium” atomu elektronlar arasında gerekli etkileşimleri üretebilecek tipte kuantum dalgalanmalarına yatkın bir malzemeydi… Araştırma ekibi, daha sonraki aşamada, bu malzemeyi nötron bombardımanına tabi tuttu… Elektonların etkilenen spinleri sebebiyle, kuantum seviyesinde bir çeşit “sıçratma” (splash) yaratıldı… Daha sonra, nötronların malzemeden sekme paternini incelediler… Saçılan nötron paternine bağlı olarak, malzemenin elektronlarının “Majorana fermion” çiftleri oluşturduğunu belirlediler…! Bir grup elektronun “dans” etmeye başlaması onların küçük parçalara bölündüğü izlenimi verdi…
Araştırmacılara göre, alışıldık kuantum spininden oldukça farklı görünen bu acayip titreşimler (ripple) ancak “alışıldık bir “kuantum spin sıvısı”ndan beklenebilirdi… Fazla olarak, titreşimler Majarona fermiyonların karakteristik imzasına (signature) sahipti ve küçük sıcaklık değişikliklerine maruz kalsalar bile mevcuttular…!
Yararlanılan Kaynaklar:
http://www.livescience.com/54323-quantum-spin-liquid-discovered.html
HAVACILIK VE UZAY 
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.