"İlk Kez Kaydedilen Kuantum Yağmuru Olayı"

Potasyum-41 ve rubidyum-87 izotoplarından oluşan ultra soğuk bir atom gazında yapılan deneylerde, bu atomların tıpkı yağmur damlaları gibi küçük damlacıklara ayrıldığı gözlemlendi. Bu olağanüstü keşif, klasik sıvı dinamiği ile kuantum gazlarının davranışları arasında ilginç bir köprü kuruyor.

Araştırmanın lideri, İtalya Ulusal Optik Enstitüsü'nden yoğun madde fizikçisi Luca Cavicchioli, bu keşfin sıra dışı sıvı fazının anlaşılmasına katkı sağladığını ve gelecekte kuantum teknolojilerinde kullanılabilecek kuantum damlacık dizilerinin yolunu açtığını belirtiyor.

Klasik sıvılarda damlaların parçalanması ya da birleşmesi, yüzey gerilimi ve Plateau–Rayleigh kararsızlığı gibi fiziksel yasalarla açıklanır. Bu yasalar, su damlalarının cam yüzeyinde kayarken neden bazen birleştiğini, bazen ise küçük parçalara ayrıldığını açıklar.

Fakat kuantum gazlarında durum farklıdır. Atomlar, klasik parçacık kimliğini kaybeder ve olasılık bulutları hâlinde hareket eder. Ancak, atom gazı içinde yine de “gerilimler” oluşabilir. Bu gerilimlerden biri, atomlar arasında itici kuvvetler yaratan kuantum düzeyindeki Lee-Huang-Yang düzeltmesidir.

Araştırmacılar, bu etkilerin, atomik gazların kısa süreliğine küçük kuantum damlacıklarına bölünmesine neden olduğunu belirtiyor. Daha önce gözlemlenen kuantum damlacıkları çok kısa ömürlü olduğu için detaylı incelenmeleri oldukça zordu.

Son deneyde ise damlacıklar milisaniyeler boyunca stabil kaldı. Atomik karışım bir “dalga kılavuzu”na bırakıldı. Bu dar kanal, karışımın dalga benzeri doğasını sınırlandırdı ve birden fazla damlacığın oluşmasına yol açtı—adeta kuantum dünyasında yağmur gibi.

Bu damlacıkların şekli ve uzunluğu, atom sayılarındaki değişimlere göre farklılık gösterdi. İlginç olan, bu davranışların daha önce teorik olarak öngörülmüş olmasıydı. Böylece deneysel veriler, kuantum fiziğinde daha geniş uygulamaların kapısını aralayabilir.

Floransa Üniversitesi’nden fizikçi Chiara Fort, “Klasik sıvılarda sıkça gözlenen Plateau-Rayleigh kararsızlığı, süperakışkan helyumda da gözlenmişti ama atomik gazlarda bu fenomen ilk kez doğrulandı” açıklamasında bulundu.