Einstein Yanıldı: MIT, Işığın Doğasını Açıklayan Deneyle Bohr’un Teorisini Doğruladı

Fizikçiler uzun süredir evrenin temel gizemlerinden biriyle karşı karşıya: ışık tam olarak nedir? Dalgalar gibi mi davranır, yoksa parçacıklardan mı oluşur? Bu temel soru, 1801 yılında Thomas Young tarafından gerçekleştirilen çift yarık deneyiyle bilim dünyasının gündemine yerleşti ve kuantum mekaniğinin temel taşlarından biri haline geldi. Deney, ışığın hem dalga benzeri hem de parçacık benzeri davranışlar sergilediğini gösterdi.

Başlangıçta, ışığın iki yarıktan geçerken oluşturduğu girişim deseni (parlak ve karanlık çizgiler) dalga gibi hareket ettiğini ortaya koydu ama ışığın hangi yarıktan geçtiğini gözlemlemeye çalışan araştırmacılar, girişim deseninin ortadan kaybolduğunu ve ışığın bir anda parçacık gibi davrandığını gözlemledi. Çelişkili görünen söz konusu davranış, ışığın doğasına dair uzun süredir devam eden tartışmanın merkezinde yer aldı.

1927 Solvay Konferansı'nda, Albert Einstein, ışığın hem parçacık yolu hem de dalga girişimini aynı anda gösterecek bir deneyin mümkün olduğunu savundu. Niels Bohr ise, Heisenberg'in belirsizlik ilkesine dayanarak, böyle bir gözlemin ölçüm anında sistemin bozulmasına yol açacağını ve girişim deseninin yok olacağını ileri sürdü.

Yıllar boyunca yapılan birçok varyasyonlu deney, genellikle Bohr’un görüşünü destekledi. Ancak Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Profesör Wolfgang Ketterle liderliğindeki ekip, tarihi tartışmayı sonuçlandırmak üzere, kuantum seviyesinde bugüne dek gerçekleştirilen en hassas versiyonunu tasarladı.

Ultra Soğuk Atomlarla Gerçekleştirilen En Hassas Deney

MIT araştırmacıları, klasik fiziksel yarıklar yerine tek tek izole edilmiş 10.000 adet ultra soğuk atom kullandı. Atomlar, lazerlerle oluşturulmuş kristal benzeri bir kafes yapısında düzenlendi. Her bir atom, bir “yarık” gibi davrandı. Bu yaklaşım sayesinde, deney ilk kez tam anlamıyla kuantum düzeyinde gerçekleştirildi.

Ekip, son derece zayıf bir ışık huzmesi yönelterek her atomun yalnızca bir foton saçmasına izin verdi. Amaç, fotonların iki komşu atomla nasıl etkileşime girdiğini gözlemlemek ve ışığın dalga mı yoksa parçacık mı gibi davrandığını belirlemekti.

Ketterle. “Yaptığımız çalışma, çift yarık deneyinin yeni bir versiyonu olarak görülebilir. Bu tekil atomlar, yapılabilecek en küçük yarıklar gibi davranıyor.” açıklamasında bulundu. 

Araştırmacılar, atomların çevresindeki bulanıklık seviyesini, yani fotonun geçtiği yola dair ne kadar bilgi edinilebileceğini, atomları yerinde tutan lazer ışığının yoğunluğunu değiştirerek ayarladı. Böylelikle ölçümün foton üzerindeki etkisi ve girişim deseninin varlığı arasındaki ilişki doğrudan test edildi.

Sonuçlar, kuantum teorisiyle tamamen uyumlu çıktı ve Bohr’un öngörülerini net biçimde doğruladı. Araştırma ekibi çalışmalarıyla ilgili olarak “MIT fizikçileri ışığın, Superman gibi aynı anda görülemeyen iki kimliğe sahip olduğunu doğruladı.” ifadesini kullandı.

MIT’nin yürüttüğü öncü deney, Einstein ve Bohr arasında neredeyse bir yüzyıldır süregelen ışığın doğasına dair tartışmaya nihai bir açıklık getirmiş oldu.

‍

‍

‍

‍

Kaynak:https://interestingengineering.com/science/mit-settles-98-year-debate-einstein-bohr