Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Sıvı Işıkta Dev “Kuantum Twisterlar” Oluşabilir – Kara Deliklerle Olağanüstü Benzerlikler

23.10.2021
79
Sıvı Işıkta Dev “Kuantum Twisterlar” Oluşabilir – Kara Deliklerle Olağanüstü Benzerlikler
Sıvı Işıkta Kuantum Twisters

Sıvı ışıkta dev “kuantum kıvrımları” oluşabilir. Kredi: Cambridge Üniversitesi

Işığın kuantum sıvılarında dev girdaplar oluşturmak için yeni mekanizma bulundu.

Bir küveti boşaltan veya kremayı kahveye karıştıran herkes, sıvı dolaşırken ortaya çıkan her yerde görülen bir oluşum olan bir girdap gördü. Ancak sudan farklı olarak, kuantum mekaniğinin tuhaf kuralları tarafından yönetilen sıvıların özel bir kısıtlaması vardır: İlk olarak 1945’te gelecekteki Nobel ödüllü Lars Onsager tarafından tahmin edildiği gibi, kuantum sıvısındaki bir girdap ancak tam sayı birimlerinde bükülebilir.

Bu dönen yapıların, kuantum sistemlerinden kara deliklere kadar her şeyi incelemek için yaygın olarak yararlı olduğu tahmin edilmektedir. Ancak, birçok sistemde tek bir dönme birimi ile mümkün olan en küçük kuantum girdabı görülürken, daha büyük girdaplar kararlı değildir. Bilim adamları kendilerini bir arada tutmak için daha büyük girdapları zorlamaya çalışsa da, sonuçlar karıştı: Girdaplar oluştuğunda, kullanılan yöntemlerin şiddeti genellikle yararlılıklarını yok etti.

Şimdi, Cambridge Üniversitesi’nden Samuel Alperin ve Profesör Natalia Berloff, dev kuantum girdaplarının yalnızca kararlı olmakla kalmayıp, aynı zamanda neredeyse tek biçimli sıvılarda kendi başlarına oluşturdukları teorik bir mekanizma keşfettiler. Dergide yayınlanan bulgular Optik, dev kuantum girdapları ile benzerlikleri olan dönen kara deliklerin doğası hakkında fikir verebilecek deneylerin önünü açabilir.

Bunu yapmak için araştırmacılar, polariton adı verilen kuantum bir ışık ve madde melezi kullandılar. Bu parçacıklar, lazer ışığının özel katmanlı malzemeler üzerine parlatılmasıyla oluşturulur. Alperin, “Işık katmanlara hapsolduğunda, ışık ve madde ayrılmaz hale gelir ve ortaya çıkan maddeye, her ikisinin özelliklerini miras alırken, ışıktan veya maddeden farklı bir şey olarak bakmak daha pratik hale gelir” dedi. Cambridge Uygulamalı Matematik ve Teorik Fizik Bölümü’nde doktora öğrencisi.

Polaritonların en önemli özelliklerinden biri, ışığın sonsuza kadar hapsedilemeyeceği basit gerçeğinden gelir. Egzotik parçacıkların yüksek yoğunluğunu gerektiren bir polariton sıvısı sürekli olarak ışık yayar ve hayatta kalabilmek için lazerden gelen taze ışıkla beslenmesi gerekir. “Sonuç,” dedi Alperin, “asla çökmesine izin verilmeyen ve enerjinin korunumu gibi fizikte genellikle temel kısıtlamalara uyması gerekmeyen bir sıvı. Burada enerji, akışkanın dinamiğinin bir parçası olarak değişebilir.”

Araştırmacıların, anlaşılması zor dev girdabın oluşmasına izin vermek için yararlandıkları şey, tam olarak bu sürekli sıvı ışık akışlarıydı. Lazeri polariton sıvısının üzerine parlatmak yerine, yeni teklif, suyun bir küvet giderine akmasına benzer şekilde sürekli bir içe akışa neden olan bir halka şeklinde ışığa sahiptir. Teoriye göre, bu akış, herhangi bir dönüşü tek bir dev girdapta yoğunlaştırmak için yeterlidir.

Alperin, “Dev vorteksin, onların çalışmasına ve teknik kullanımına uygun koşullar altında gerçekten var olabilmesi oldukça şaşırtıcıydı,” dedi Alperin, “ama gerçekten, polaritonların hidrodinamiğinin daha iyi çalışılmış kuantum sıvılarından ne kadar farklı olduğunu gösteriyor. . Heyecan verici bir bölge.”

Araştırmacılar, dev kuantum girdapları üzerindeki çalışmalarının henüz başında olduklarını söylüyorlar. Kara deliklerin çarpışmasına benzer tek bir dev girdap oluşturmak üzere çarpışana kadar birbirlerinin etrafında giderek artan bir hızla dans ederken birkaç kuantum girdabının çarpışmasını simüle edebildiler. Ayrıca girdap davranışının karmaşık fiziğini keşfederken maksimum girdap boyutunu sınırlayan kararsızlıkları da açıkladılar.

Alperin, “Bu yapıların bazı ilginç akustik özellikleri var: dönmelerine bağlı akustik rezonansları var, bu yüzden kendileri hakkında bir tür bilgi söylüyorlar” dedi. “Matematiksel olarak, dönen kara deliklerin kendi özellikleri hakkında bilgi yayma şekline oldukça benziyor.”

Araştırmacılar, benzerliğin kuantum akışkanlar dinamiği teorisine dair yeni anlayışlara yol açabileceğini umuyorlar, ancak aynı zamanda polaritonların kara deliklerin davranışlarını incelemek için yararlı bir araç olabileceğini söylüyorlar.

Referans: Samuel N. Alperin ve Natalia G. Berloff tarafından yazılan “polariton kondensatlarının çok yüklü girdap durumları”, 1 Mart 2021, OPTİK.
DOI: 10.1364 / OPTİK.418377

Profesör Berloff, Cambridge ve Rusya’daki Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü ile ortaklaşa bağlantılıdır.

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.