İstanbul 19.7°C
Ankara 15.1°C
Berlin 29°C
Uzayda rekor soğuk: Tiangong'da atomlar 9,7 pikokelvine kadar soğutuldu
Bilim
Yeni haberler yayınlandığında ilk siz haberdar olun.
İlgili metinler: Abonelik Sözleşmesi · KVKK Aydınlatma Metni · Çerez Politikası. Bültenlerin altındaki bağlantıyla abonelikten dilediğiniz zaman çıkabilirsiniz.
Merak ettiğiniz konuyu yazın, hemen sonuçlara ulaşın.
İsteğe bağlı. Hava durumu seçtiğiniz şehre göre gösterilir.
İsterseniz bültene de abone olun.
İstanbul20°
Çin'in Tiangong uzay istasyonunda yürütülen bir deney, bir atom gazında şimdiye kadar ulaşılan en düşük sıcaklık rekorunu kırdı. Pekin Üniversitesi ile Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Şanghay Optik ve Hassas Mekanik Enstitüsü ve Uzay Kullanımı Teknoloji ve Mühendislik Merkezi'nden araştırmacılar, yaklaşık 20 bin rubidyum atomundan oluşan bir bulutu 9,7 pikokelvinlik bir etkin sıcaklığa kadar soğuttu. “Uzayda 10 pikokelvinin altındaki kuantum gazları” başlıklı çalışma 5 Kasım'da Science dergisinde yayımlandı. Makalenin ilk yazarları arasında Wei Xiong, sorumlu yazarları arasında Xuzong Chen yer alıyor.
Bir pikokelvin, kelvinin trilyonda biri. Mutlak sıfır, yani eksi 273,15 santigrat derece, maddenin teorik olarak ulaşabileceği en düşük sıcaklık. Yeni ölçülen değer bu sınırın yalnızca yaklaşık 10 trilyonda bir derece üzerinde. Ölçüm belirsizliği hesaba katıldığında değer 7,0 ile 12,9 pikokelvin arasında. Bu, Almanya'da bir düşme kulesinde yapılan deneyde ulaşılan 38 pikokelvinlik önceki rekorun yaklaşık dörtte biri. NASA'nın Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki Soğuk Atom Laboratuvarı da daha önce 52 pikokelvine inmişti.
Ancak bir ayrıntının altını çizmek gerekiyor: Bu bir termometre okuması değil. Değer, serbest bırakılan atom bulutunun ne hızla genişlediğinden hesaplanan “etkin” bir sıcaklık. Yani istasyonun ya da deney düzeneğinin bu sıcaklığa indiği söz konusu değil; rekor, özenle hazırlanmış küçük bir atom örneğine ait.
Atomlar bu kadar soğutulduğunda Bose-Einstein yoğuşması adı verilen sıra dışı bir hale geçiyor. Bu durumda binlerce atom ayrı ayrı parçacıklar gibi değil, tek bir kuantum dalgası gibi ortak davranıyor. Kuantum mekaniğinin normalde yalnızca atom altı ölçekte görülen etkileri böylece gözle görülebilir boyutlara taşınıyor. Bu nedenle söz konusu gazlar, kuantum dünyasını incelemek için eşsiz birer laboratuvar olarak görülüyor. Bu hali 1995'te laboratuvarda ilk kez elde eden bilim insanları, 2001 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştü.
Deney, istasyonun Ekim 2022'de fırlatılan Mengtian laboratuvar modülündeki Soğuk Atom Fiziği Rafı'nda gerçekleştirildi. Araştırmacılar atomları önce lazerlerle, ardından sıkı odaklanmış bir optik tuzakta buharlaştırarak soğutma yöntemiyle yoğuşma haline getirdi. Yerçekiminin olmadığı ortamda buharlaştırma daha verimsiz işlediği için süreç bir manyetik alan eğimiyle desteklendi. Bu aşamada gazın sıcaklığı 112 nanokelvinden 6 nanokelvine indi. İkinci aşamada atomlar daha geniş bir optik tuzağa aktarıldı ve tuzağın tutuculuğu kademeli olarak azaltılarak atomların hareket enerjisi en aza indirildi.
Tuzak kapatıldıktan sonra bulut, yedi saniye boyunca serbestçe genişlerken iki farklı yönden fotoğraflandı. Dünya'da yerçekimi atom bulutlarını aşağı çektiği için bu tür gözlemler çok kısa sürebiliyor; düşme kulesindeki önceki rekor deneyde gözlem süresi yaklaşık iki saniye, Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki deneyde ise yaklaşık bir saniyeydi. Yörüngedeki sürekli serbest düşüş ortamı, araştırmacılara çok daha uzun bir gözlem penceresi sağladı.
Araştırmacılar, Bose-Einstein yoğuşmalarını kuantum simülasyonu için çok yönlü platformlar olarak tanımlıyor. Ekip, ilerleyen aşamalarda biçimlendirilmiş lazer alanlarıyla tek boyutlu gazlarda kuantum düzeninin nasıl bozulduğunu incelemeyi ve uzayda bir atom interferometresi kurmayı hedefliyor. Böyle bir düzenek, farklı kütledeki cisimlerin aynı ivmeyle düşüp düşmediğini sorgulayan eşdeğerlik ilkesi gibi temel fizik yasalarını çok hassas biçimde sınamaya olanak tanıyabilir. Önceki rekoru elinde tutan Almanya'daki Leibniz Hannover Üniversitesi'nden Ernst Rasel de bu gazın, temel fizik ve Dünya gözlemi için kullanılacak kuantum sensörlerine “müthiş bir kaynak” olacağını söyledi.
Bu olası uygulamalar şimdilik birer hedef; çalışmada bir eşdeğerlik ilkesi testi ya da yeni bir yerçekimi ölçümü raporlanmadı. Soğutma sürecinde atomların büyük bölümü kaybedildi ve rekor, yaklaşık 20 bin atomluk küçük bir bulutta elde edildi. Yine de sonuç, mikro yerçekimindeki bilimsel deneylerin değerini bir kez daha gösteriyor. Türkiye'nin ilk astronotu Alper Gezeravcı'nın Ocak 2024'te Uluslararası Uzay İstasyonu'nda gerçekleştirdiği deneyler de bu alana Türkiye'de ilgiyi artırmıştı.