İkinci Ses: Isının Davranış Şekli
Bilim insanları, ısının ses gibi davrandığını gösteren doğrudan görüntüler elde etmeyi başardı. Bu nadir fenomen, ‘ikinci ses’ olarak adlandırılıyor ve şimdiye kadar hiçbir bilimsel çalışmada doğrudan gözlemlenememişti. Yeni bir ısı haritalama tekniği ile soğuk lityum-6 atomlarının egzotik süper akışkan hâlinde gözlemlenen bu olay, ısının dalga gibi hareket ettiğini, tıpkı sesin kap içindeki davranışı gibi gösteriyor.
Süper Akışkanların Gizemleri
Isının nasıl hareket ettiğini anlamak, bilim insanlarına ultradense nötron yıldızları ve yüksek sıcaklıkta çalışan süper iletkenler gibi fiziksel olguları tahmin etmede yardımcı olabilir. Bu tür araştırmalar, enerji iletiminde kayıpları minimize etmek için oldukça önemlidir. Araştırıcılar, bulgularını Science dergisinde yayımladı.
Çalışmanın ortak yazarlarından Richard Fletcher , “Sanki bir su tankınız var ve bir tarafını neredeyse kaynar hale getiriyorsunuz” dedi. “Su durgun görünse de bir anda diğer taraf ısınır; ısı, su tamamen hareketsizken öbür tarafa geçip geri döner.”
Isının Yayılması ve Süper Akışkanlar
Genellikle, ısı yerel bir kaynaktan yayılır ve zerrelerin hareketleriyle yavaşça bir malzeme boyunca dağılır. Ancak süper akışkanlar bu kuralların dışına çıkabilir. Atomlar, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda soğutulduğunda fermiyonlar olarak bilinen parçacıkların bulutlarını oluşturur. Bu süreçte atomlar bir araya gelir ve sürtünmesiz bir şekilde hareket eder.
Sonuç olarak, ısı süper akışkanlar içinde farklı bir şekilde hareket eder: normalde olduğu gibi partiküllerin hareketleriyle değil, bir ses dalgası gibi ileri geri hareket eder. İkinci ses , ilk olarak 1938’de fizikçi László Tisza tarafından tahmin edildi. Ancak, daha önceki ısı haritalama teknikleri bunu doğrudan gözlemleme konusunda başarısız oldu.
Yeni Isı Haritalama Tekniği
İkinci sesi yakalamak için araştırıcılar, ultracool gazların içindeki ısı akışını takip etme konusunda zorlu bir sorunu çözmek zorunda kaldı. Bu gazlar, o kadar soğuk ki çarpıcı şekilde kızılötesi ışıma yaymazlar. Geleneksel ısı haritalama, yani termografi teknikleri bu ışıma üzerinde çalışır.
Fizikçiler, bunun yerine fermiyon çiftlerini rezonans frekansları üzerinden takip edebileceği bir yöntem geliştirdiler. Lityum-6 atomları sıcaklıklarına bağlı olarak farklı radyo frekanslarında rezonans yapar; daha sıcak atomlar daha yüksek frekanslarda titreşir.
Sıra Dışı Bulgu ve Uygulamaları
Bu atomları ısıya tepki olarak çalmak için ısıtılmış atomlarla eşleşen rezonans radyo frekansları uygulayarak, parçacıkların akışını kare kare takip etme imkânı buldular. Martin Zwierlein , “İlk kez, süper akışkanlık kritik sıcaklığına soğutulurken bu maddeye ait görüntüler alabiliriz. Bu geçişi, ısının hareketsiz bir sıvıdan süper akışkana nasıl geçiş yaptığını doğrudan görebiliyoruz,” diye belirtti.
Fizikçiler, bu devrim niteliğindeki tekniğin, evrendeki en aşırı nesnelerin davranışlarını daha iyi incelemelerini sağlayacağını ve yüksek sıcaklıkta süper iletkenlerin iletkenliğini ölçme kapasitesini artıracaklarını belirtmektedir. Zwierlein , “Hava kadar ince olan gaz bulutumuzun davranışları ile yüksek sıcaklıkta süper iletkenlerdeki elektronların davranışları arasında güçlü bağlantılar var,” dedi.
Gelecek Araştırmalar ve Beklentiler
Bu araştırmalar, bilim insanlarının, evrenin, anlaması zor ve ulaşılması yamç olan bazı fenomenlerini daha iyi anlamalarına yol açacak. Bu yeni yöntemler sayesinde, atomların sıcaklık tepkilerini temiz bir şekilde inceleyebilecekler ve böylece önemli fiziksel ilkelere dair yeni bilgiler elde edebilirler.
