Mutlak sıfıra yakın derecelere kadar dondurulmuş atomlarda, daha önce yalnızca elektronlarda gözlemlenen nadir bir fiziksel durum yeniden yaratıldı. Bu "kenar durumu" olarak adlandırılan durumda, atomlar bulundukları maddenin sınırları boyunca ilerleyerek, önlerine çıkan engellere aldırış etmiyor. Fizikçiler, kenar durumlarının nasıl ortaya çıktığını daha iyi anlamanın, kayıpsız ve verimli enerji ile veri iletim sistemlerinin geliştirilmesine yol açabileceğini umuyor.
KUŞLAR GİBİ HAREKET EDER
Metallerdeki elektronlar, gökyüzünde uçan kuşlar gibi hareket eder. Ancak, elektronlar bir engele çarptığında güvercin sürüsünün dağılması gibi, rastgele yönlere dağılır. Ancak bazı özel materyallerde bu durum geçerli değildir. Bu materyallerde elektronlar, birer kadet gibi tek sıra halinde ilerleyerek engelleri aşar. Bu durum sadece materyallerin sınırlarında görüldüğü için "kenar durumu" olarak adlandırılır.
MIT’de fizik profesörü olan ve çalışmanın ortak yazarı Richard Fletcher, bu buluşun heyecan verici uygulamalara sahip olabileceğini belirtti. Fletcher, “Gelecekte, uygun materyallerden küçük parçalar yaparak bunları cihazlara yerleştirebilir ve elektronların devrenizin farklı bölümleri arasında kayıpsız bir şekilde kenarlarda ilerlemesini sağlayabilirsiniz,” dedi.
TUZAKLAYIP DÖNDÜRDÜLER
Kenar durumu elektronları daha önce manyetik alan altında, aşırı soğuk koşullarda gözlemlenmişti. Ekip, bu parametreleri yaklaşık bir milyon sodyum atomuyla yeniden yarattı. Atomları bir bulut halinde düzenleyip, onları bir tuzak yardımıyla döndürdüler.
“Tuzak, atomları içeri çekmeye çalışırken merkezkaç kuvveti onları dışa doğru çekiyor,” diyor Fletcher. “Bu iki kuvvet birbirini dengeliyor, dolayısıyla bir atom olarak düz bir uzayda yaşıyormuşsunuz gibi hissediyorsunuz, ancak dünya dönüyor. Ayrıca Coriolis etkisi adı verilen üçüncü bir kuvvet var, bu da atomlar bir çizgi boyunca hareket etmeye çalıştığında onları saptırıyor. Bu yüzden bu büyük kütleli atomlar, sanki manyetik alanda yaşayan elektronlarmış gibi davranıyor.”
ENGELLERE TAKILMADI
Ekip, atomların etrafında dolaşabileceği bir kenar oluşturmak için lazer ışığından bir halka oluşturdu. Atomlar bu ışık halkasıyla çarpıştığında, tıpkı bir rulet topunun ilk heyecan verici birkaç saniyesinde halkanın kenarında dönmesi gibi, atomlar tek bir yönde halkanın sınırları boyunca hareket etti ve yol üzerindeki engellere aldırmadı.
Bu kenar durumu önemli bir süre boyunca devam etti ve elektronların kenar durumlarına kıyasla çok daha uzun bir mesafede gözlemlendi. Bu sayede ekip, kenar durumlarını daha kolay kaydedebildi. Fletcher, “Bu atomlar yüzlerce mikron boyunca sürtünmesiz akıyor,” dedi. “Bu kadar uzun bir süre boyunca, herhangi bir saçılma olmadan akan bir fizik, genellikle ultra soğuk atom sistemlerinde görülmez.”
AÇIKLAMA YAPILDI
Daha pratik bir deneysel düzenek oluşturmayı başaran ekip, şimdi kenar durumlarına yeni engeller ve etkileşimler eklemeyi planlıyor. Atomların ne yapacağı ve bu durumların hangi uygulamalara kapı aralayacağı henüz belirsiz, ancak Fletcher’a göre çalışmanın gerçek değeri gizli bir dünyayı gözlemlemekte yatıyor. “Bizim için asıl güzellik, genellikle malzemelerin içinde gizli kalan ve doğrudan görülemeyen bir fiziği kendi gözlerimizle görebilmek,” dedi.