ETH Zürih’teki araştırmacılar, TU Viyana’daki teorisyenlerle birlikte yürüttükleri çalışmada, eliptik biçimli bir nanoparçacığın dönme titreşimlerini oda sıcaklığında kuantum temel durumuna yaklaştırmayı başardı. Parçacığın kendisi yüzlerce derece sıcak kalırken, yalnızca dönme hareketinin enerjisi kuantum seviyesine düşürüldü.
DÖNME HAREKETİ DONDU
Kuantum fiziğinde genellikle atom ve molekül ölçeğinde gözlenen etkiler, bu çalışmada çapı yaklaşık 100 nanometre olan cam nanoparçacıklarda incelendi. Bilim insanları, parçacığın elektromanyetik bir alanda serbestçe dönmesini sağladı ve lazerlerle bu dönme hareketinden enerji çekerek titreşimleri en düşük kuantum seviyesine kadar indirdi. Böylece parçacık yüksek sıcaklıkta olmasına rağmen, dönme hareketi adeta “donmuş” hale geldi.
LAZER VE AYNA TEKNİĞİ
Araştırma ekibi, lazer ışınlarını ve özel ayna sistemlerini, enerjinin büyük olasılıkla çekileceği ve yalnızca düşük ihtimalle ekleneceği şekilde ayarladı. Bu hassas düzenek, dönme hareketinin enerjisini adım adım azaltarak kuantum temel durumuna yaklaşmasını sağladı. Yöntemin başarısı için lazer kaynaklı kuantum gürültüsünün de kontrol edilmesi gerekti ve bu, karmaşık teorik hesaplamalarla çözüldü.
SOĞUTMA ZORUNLULUĞU KALKTI
Kuantum etkilerin incelenmesi genellikle mutlak sıfıra yakın sıcaklıklar gerektirir. Ancak bu çalışmada yalnızca dönme hareketi izole edilerek soğutuldu. Parçacığın iç termal enerjisi yüksek kaldı, fakat belirli serbestlik derecesi olan dönme titreşimleri kuantum seviyesine indirildi. Böylece kuantum durumu elde etmek için tüm parçacığın soğutulmasına gerek kalmadı.
KUANTUM SINIRLARINA YENİ YAKLAŞIM
Bu teknik, büyük ölçekli nesnelerde kuantum davranışının incelenmesi için pratik ve güvenilir bir yol sunuyor. Elde edilen sonuçlar, daha önce neredeyse imkânsız olan stabil kuantum durumlarının artık oda sıcaklığında mümkün olabileceğini gösteriyor. Bu gelişme, kuantum teknolojilerinin uygulanabilirliğini genişletecek önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
