Viyana Teknik Üniversitesi’nden (TU Wien) bilim adamları, Çin’den araştırma gruplarıyla birlikte, ultra hızlı süreçleri simüle etmelerine ve kuantum etkilerinin zamansal gelişimini incelemelerine olanak tanıyan bilgisayar simülasyonları geliştirdiler. Çalışmalarının sonuçları Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.
Kuantum teorisi, son derece kısa zaman ölçeklerinde meydana gelen olayları açıklar. Ancak bugün neredeyse “anlık” etkilerin zamansal gelişimini incelemek mümkün. Araştırmacılar son derece yoğun ve yüksek frekanslı lazer darbelerine maruz kalan atomları incelediler. Bu işlem sırasında atomdan bir elektron salınır ve uçup gider. Radyasyon yeterince güçlüyse, atomun ikinci elektronunun da etkilenmesi mümkündür: Daha yüksek bir enerji durumuna geçebilir ve daha sonra atom çekirdeğinin etrafında farklı bir yol boyunca dönebilir.
Araştırma ekibi, iki farklı lazer ışınını birleştiren uygun bir ölçüm protokolü kullanarak, kaçan elektronun “doğum zamanı”nın, yani atomdan ayrıldığı anın, kalan elektronun durumuyla ilgilidir. Bu iki özellik kuantum dolanıktır.
“Bu, kaçan bir elektronun “doğum zamanının” prensipte bilinmediği anlamına geliyor. Elektronun kendisinin atomdan ne zaman ayrıldığını bilmediğini söyleyebiliriz. Farklı durumların kuantum fiziksel süperpozisyonundadır. Viyana Teknik Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü’nden Profesör Joachim Burgdörfer, atomu hem daha erken hem de daha geç bir zamanda terk ettiğini söylüyor.
Bu “gerçekten” zamanın hangi noktasında gerçekleştiğini yanıtlamak imkansızdır; kuantum fiziğinde bu sorunun “gerçek” bir yanıtı yoktur. Ancak cevap, atomda kalan elektronun – yine belirsiz – durumuyla kuantum fiziksel olarak ilişkilidir. Geriye kalan elektron daha yüksek enerji durumundaysa, kaçan elektron büyük ihtimalle zamanın daha erken bir noktasında dışarı atılmıştır; Geriye kalan elektron daha düşük bir enerji durumundaysa, kaçan serbest elektronun “doğum zamanı” büyük olasılıkla daha sonraydı; ortalama olarak yaklaşık 232 attosaniye.
Bu neredeyse hayal edilemeyecek kadar kısa bir zaman dilimidir: Bir attosaniye, saniyenin milyarda birinin milyarda biridir. “Ancak bu farklılıklar sadece hesaplanamaz, aynı zamanda deneysel olarak da ölçülebilir. Burgdörfer, “Bu tür ultra hızlı dolaşıklıkları kanıtlamak isteyen araştırma gruplarıyla zaten görüşmelerde bulunuyoruz” diyor.
Çalışma, kuantum etkilerini “anlık” olarak ele almanın yeterli olmadığını gösteriyor. Önemli korelasyonlar ancak bu etkilerin çok kısa zaman ölçekleri çözülebildiğinde görünür hale gelir.
“Bir elektron atomdan öylece fırlamaz. Bu, tabiri caizse atomun dışına sıçrayan bir dalgadır ve belli bir zaman alır. Dolanıklık bu aşamada meydana gelir ve bunun etkisi daha sonra iki elektronun gözlemlenmesiyle doğru bir şekilde ölçülebilir” diyor yayının yazarlarından biri olan Profesör Iva Brzezinova.
