Fizikçiler LIGO laboratuvarında kuantum gürültüsünü kaydettiler.

 Fizikçiler LIGO laboratuvarında kuantum gürültüsünü kaydettiler.
Okunuyor Fizikçiler LIGO laboratuvarında kuantum gürültüsünü kaydettiler.

LIGO projesindeki araştırmacılar, enstrümanların süper ince ayarının, temel fizik yasalarının sınırlarını zorlamalarına nasıl izin verdiğini gösterdi. Lazer interferometrik yerçekimi-dalga Gözlemevi (LIGO), nötron yıldızlarının ve kara deliklerin füzyonu gibi evrendeki felaket olaylarından kaynaklanan yerçekimi dalgalarını tespit eder. Bu uzay-zaman salınımları, bilim adamlarının aşırı koşullar altında yerçekimsel etkileri gözlemlemesine ve evren ve tarihi hakkındaki temel soruları araştırmasına izin verir. Bilim adamları son zamanlarda kuantum etkilerinin etkisi altında büyük bir nesnenin (dedektörün aynası) hareketini kaydettiler. Ama bu ne anlama geliyor?

Esnek Reklam Alanı
 

Kuantum gürültüsü nedir?

Son zamanlarda, fizikçiler kırk kilograma ulaşan LIGO dedektörünün devasa aynasının kaymasını ölçmeyi başardılar. LIGO uluslararası araştırma ekibinin yaklaşık 40 araştırma enstitüsünü içerdiğini ve 600’den fazla bilim adamının dedektör ve diğer gözlemevlerinden gelen verilerin analizi üzerinde çalışıyordu. LIGO’nun temel amacı, ilk olarak 1916’da Genel görelilikte (GTO) Albert Einstein tarafından tahmin edilen kozmik kökenli yerçekimi dalgalarını tespit etmek ve kaydetmektir.

Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmanın sonuçlarının gösterdiği gibi, LIGO’nun 40 kiloluk aynaları kuantum gürültüsü olarak adlandırılan küçük kuantum etkilerine tepki olarak hareket edebilir. Fizikte kuantum gürültüsü, kuantum kökeninden kaynaklanan fiziksel bir miktarın belirsizliğini ifade eder. Genel olarak, kuantum gürültüsü temel kuantum yasalarından biridir; Heisenberg’in belirsizlik ilkesi, bazı fiziksel miktarların aynı anda kesinlikle kesin değerlere sahip olamayacağıdır.

Gelecekte LIGO enstrümanlarını geliştirmek, evrenin birçok gizemini ortaya çıkaracaktır

Basit bir ifadeyle, bazı miktarları ölçmek imkansızdır, çünkü fiziksel yasalar buna izin vermez. Pratikte, bu, herhangi bir ölçüm cihazının verilerinde, daha güçlü gürültülerde kaybolacak kadar küçük olan ve hala ortadan kaldırılamayacak bir kuantum gürültüsü olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, fizikçiler LIGO dedektörünün kırk kilogram aynasının küçük kaymasını ölçmeyi başardılar. Neler olup bittiğini daha iyi anlamak için, sabit bir kaymanın bir hidrojen atomundan birkaç kat daha küçük olduğunu hayal edin. Ama neden bu sabit «kuantum titremesi» modern bilim için önemlidir?

LIGO nasıl çalışır?

Heisenberg’in belirsizlik ilkesi, mutlak doğrulukla, bir çift fiziksel niceliğin ölçülemeyeceğini belirttiğinden, belirsizlik, bir diğerinde aynı anda artarken, bunlardan birinde azaltılabilir. Bu, fizikçilerin çalışma sırasında yaptıkları şeydir, kuantum gürültüsünü azalttılar ve genel gürültünün tüm kaynaklardan değişip değişmediğini ve eğer öyleyse nasıl olduğunu test ettiler. Bunu yapmak için, LIGO aynalarının yer değiştirmesine kuantum gürültüsünün katkısını ölçmeyi başaran özel bir cihaz kullandılar.

LIGO dedektörlerinin çekirdeğinde, 40 kiloluk asılı aynalar arasındaki mesafeyi şimdiye kadar elde edilen en iyi doğrulukla ölçen kilometre ölçekli lazer interferometreleri vardır. LIGO’nun benzeri görülmemiş hassasiyet seviyesi, dedektörlerdeki titreşim ve termal gürültüyü bastırmak için gerekli olan en gelişmiş teknikle elde edilir. Kuantum mekaniğinin devreye girdiği bu duyarlılık seviyelerinde: araştırmacılar aynalar üzerindeki ışığın basıncını ve lazer ışınındaki fotonların sayısını kullandılar. Aynaların konumu burada önemlidir, çünkü iki miktarın sadece ilki onları etkiler.

LIGO projesi 1992 yılında Kip Thorne, California Institute of Technology’den Ronald Drøyer ve Massachusetts Institute of Technology’den Rainer Weiss tarafından önerildi.

Kuantum mekaniğinin yasalarının modern teknolojinin temelini oluşturduğunu anlamak önemlidir. Bilgisayar, akıllı telefon ve herhangi bir elektrikli cihaz dahil. Kuantum yasalarının işe yaradığını zaten biliyoruz.

Böylece araştırmacılar LIGO’nun kuantum gürültüsünün ışık basıncında belirsizlik olduğunu kanıtlamayı başardılar. Yukarıdakilerin tümü, LIGO eğitim sahasında fizikçilerin standart kuantum sınırının, ölçümlerde sadece doğal kuantum durumlarının kullanıldığı sınırın altına bakabildikleri anlamına gelir.

Deneyde, lazer alanının kuantum dalgalanmalarını azaltan klasik olmayan bir “sıkıştırılmış ışık” kullanmıştır. Sadece birkaç yıl önce, bu tür kuantum davranışları gözlemlenemeyecek kadar zayıf olurdu. Ancak yeni ölçüm yöntemleri, fiziğin ufkunu genişletmeyi mümkün kılar ve gelecekteki iyileştirmeler ve enstrümanların modernizasyonu, mevcut cihazların daha iyi bir duyarlılığına olanak tanır. Bu, gelecekte, uzay-zamana daha ayrıntılı bir şekilde nüfuz etmeyi ve evrenin baş döndürücü gizemlerini keşfetmeyi mümkün kılan yerçekimsel dalga teknolojileri yaratabileceğimiz anlamına gelir. Bu yüzden bir dizi büyüleyici bilimsel keşif bizi bekliyor.

Yapılan Yorumlar
Bir Yorum Yapın