Fizik. Net. Tr

Kuantum Fiziği

Kuantum fiziği, atom ve atom altı parçacıkları içeren çok küçük ölçeklerdeki madde ve enerjiyle ilgilenir.


Bütün maddeler atomlardan oluşmuştur. Atomlar da kendini oluşturan proton, nötron ve elektronlardan ibarettir. Her nötron ve proton da Kuark adı verilen daha küçük parçacıklardan oluşmuş. Aynı üstteki resimdeki bebekler gibi her büyük bebek aslında kendinden daha küçük bebekleri içermektedir.

Bu korkunç görünümlü adam teorik fizikçi Max Planck, kuantum teorisinin özgün mimarı. 1918 yılında, madde ve enerjinin en küçük bileşenlerini inceleyerek anlayışımıza yaptığı katkılarından dolayı Nobel Fizik Ödülü‘nü kazandı.

Resimde Sydney üzerinde görülen bu ışık hüzmeleri, acaba parçacıklardan mı yoksa dalgalardan mı yapılmıştır. İşte Planck ve arkadaşları sadece ışığın değil bütün maddelerin hem parçacık hem de dalga karakteri olduğunu gösterdi.

Önceleri atomda elektronların çekirdek çevresindeki dairesel yörüngelerde dolandığını düşünüyorduk. Ancak kuantum fiziğindeki gelişmeler atomda artık elektron yörüngelerinden değil elektron bulutlarından bahsetmektedirler.

Resimdeki kişi Werner Heisenberg ile birlikte, kuantum fiziğinin Kopenhag Yorumunu kaleme alan, Niels Bohr. Bu belge bize Heisenberg Belirsizlik ilkesini anlatmaktadır.

Schrödinger’in kedisi olarak adlandırılan düşünce deneyi Heisenberg’in belirsizlik ilkesini paradoksal olarak okumamıza yardımcı oldu. Bir kedi, bir kutu içinde gizlidir. Bir rasgele süreç ya kediyi öldürür ya da öldürmez. Bir gözlemci bakmak için kutuyu açana kadar, kedi hem canlı hem de ölüdür.

Çoğul Dünyalar Teorisine göre bir hareketin her olası sonucu dünyanın bir kopyasını yaratır. Adam tetiği çektiğinde iki olası sonuç vardır, silah ya ateş alır ya da almaz. Bu durumda adam ya yaşar ya da ölür. Tetiğe her basılışta evren her olası sonuca mekan olmak için ayrılır.

Klasik fiziğin arkasında matematik deterministik olarak kabul edilir, kesin ve nedensel olaylar tahmin etmek içindir. Kuantum fiziğinin arkasında matematik ise büyük ölçüde olasılıksaldır. Bize öngörülemeyen olayların oluşma ihtimalini söyler.

Kuantum Fiziğinde son gelişme “Sicim Teorisi”. Sicim kuramı, parçacık fiziğinde, kuantum mekaniği ile Einstein’in genel görelilik kuramını birleştiren bir teori. “Sicim” adı, klasik yaklaşımda “sıfır boyutlu noktalar” şeklinde tarif edilen atomaltı parçacıkların, aslında “bir boyutlu ve ipliksi varlıklar” olabileceği varsayımına dayanır.

İnsanlar hep sır tutmak için yeni yollar arıyor. Bu Dünya Savaşı’nda kullanılmış kodlama makinesi artık kullanılmıyor. Kuantum mekaniğine dayalı yeni kodlama teknikleri geliştiriliyor. Artık eski şifreleme teknikleri miadını doldurmaya başladı.

Kuantum fiziği bilgimizin başka teknolojik uygulaması bilgisayarlarda yatıyor. Bellek depolama ve veri işleme görevlerini yürütmek için kuantum parçacıklarını kullanmayı öğrenerek Bilgisayarlar daha güçlü hale gelebilir.

Bir laboratuvarda kontrol edilemeyen kuantum düzeyindeki parçacıkları “Parçacık Hızlandırıcıları” kullanarak gözlemlemek bilim tarihinin zirvesinde yer alıyor. Parçacık hızlandırıcılarına örnek olarak, İsviçre’de CERN araştırma merkezinde Büyük Hadron Çarpıştırıcısı verilebilir.

CERN tesisinde Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) sadece bir modeldir. Dairesel olarak toprak altında inşa tünelde yer alan makine, yaklaşık 27 kilometredir. LHC bize daha önce test edilemeyen kuantum teorilerini test etme olanağı sağlayacaktır.

Kuantum fiziği sadece gelişmiş matematik yardımıyla tarif edilebilen son derece kompleks ve teorik alandır. Nobel ödüllü fizikçi Richard Feynman gerçekten kuantum fiziğini tamamen anladım diyebilecek bir  kimsenin olmadığını iddia etmektedir.