Kuantum Fiziğine Giriş

           Kuantum Fiziğine Giriş 

Kuantum fiziği, insanın hayal gücünü zorlayan modern fiziktir. Kuantum fiziğini öğrendikçe aslında onu öğrenmediğinizi anlayacaksınız çünkü kuantum fiziği aklın sınırlarını aşarak yeni bir boyut oluşturur. Peki Kuantum fiziği nedir, nereden ve nasıl gelmiştir?

Kuantum” kelimesi, Latince “quantus” (ne kadar, ne kadarlık) soru sıfatının nötr hali olan “quantum” kelimesinden türetilmiştir. Sözcük köken olarak “miktar” veya “bölünemez en küçük parça / birim” anlamına gelmektedir.

Dalga-Parçacık İkilisi (Wave-Particle Duality): 

Işık ve elektronlar gibi temel parçacıklar, hem bir dalga hem de bir parçacık gibi davranabilir. Parçacıkların hareketlerini incelemek için “Çift Yarık deneyi” yapılmıştır. çift yarıl deneyinde  ilk önce parçacıkları tıpkı bir bilye gibi tek bir yarığın içerisinden geçecek şekilde fırlatırlar ve parçacıkların karşında duran duvarda sadece bir düz, uzun çizgi olduğu gözlemlenir. Bilim insanları bunu iki yarık üzerinde denerler ve sonuç sıradışıdır. Parçacıklar karşıdaki tahtada iki uzun çizgi oluşturmamış aksine tahtanın her yerine rastgele yayılmışlardır. Bilim insanları bunun nasıl olduğunu incelemek için deneyin yapıldığı bölgeye bir gözlemci yerleştirir. Parçacıklar sanki izlendiğini hissediyormuş gibi tahta üzerinde sadece iki uzun çizgi oluştururlar. Gözlemci çıkarıldığında ise tekrar tahtanın her yerine rastgele saçılmaya başlarlar. Gözlem sonucunda ise parçacıkların olasılık dalgaları halinde yayıldığına karar verilir. Klasik fizikte ise dalgalarda oluştuğu gibi girişim deseni olarak açıklanır.

2. Belirsizlik İlkesi.  (Werne Heisenberg  Uncertainty Principle):

Bir parçacığın hem konumunu hem de momentumunu (hız ve kütle çarpımını) aynı anda ve tam bir kesinlikle ölçmek imkansızdır. Biri ne kadar kesin ölçülürse, diğeri o kadar belirsizleşir.

3. Süperpozisyon (Superposition):

 Bir kuantum sistemi, ölçüm yapılana kadar olası tüm durumlarda aynı anda bulunur. klasik fiziğe bakılırsa bir madde, atom yada tanecik aynı anda farklı yerlerde bulunamaz. Kuantum fiziğinde ise bir atomun bulunma olasılığı olduğu bölgeler vardır. Örneğin: Atomun A bölgesinde bulunma olsaydı %40 iken B bölgesinde bulunma olasılığı %50, C bölgesinde bulunma olasılığı ise %10’dur. Normalde düşündüğümüz zaman bu atomun sadece bir yerde bulunabileceği ve en çok hangi bölgede bulunduğunu tespit ettiğimizi düşünürüz. Kuantum fiziğinde bu olay böyle açıklanmaz. Peki nasıl açıklanır? 

Atomlar 3 ortamda da aynı anda vardır ve 3 aynı tür atom gibi hareket ederler. Ancak yine olaya gözlemci dahil edildiğinde o 3 atomda tekatom hâline gelir ve sabitlenir. Tıpkı Erwin Schrödinger'in Kedisi teorisinde olduğu gibi,parçacık gözlemlendiğinde bu olasılık dalgalarından tek bir duruma çöker ve sabitlenir.

4. Kuantum Dolanıklığı (Quantum Entanglement):

 Birbirine “dolanık” iki parçacık arasında aralarındaki mesafe ne olursa olsun (evrenin zıt uçlarında bile olsalar) anlık bir bağlantı vardır. Biri üzerinde yapılan bir ölçüm ve durum değişikliği, diğerinin durumunu da anında belirler. Normal şartlarda bu imkansız gibi görünür. Bununla ilgili çalışmalar yapılsa bile Kuantum fiziğinde aynı anda gerçekleşen değişime ulaşılamamış. Örneğin, biri Dünyada diğeri Ay’da olan birbiriyle iletişim hâlinde iki madde düşünelim bu maddelerin arasında belirli bir mesafe olduğundan dolayı maddeler arası iletişimin gidiş ve geliş süresi vardır. Kuantum fiziğinde ise böyle bir gecikme yaşanmaz siz maddeyi dünyadan hareket ettirdiğiniz anda ayda da aynı hareketleri aynı zamanda gerçekleştirir.

                                                                                 Yazan: BETÜL ŞAHİN