Bilim insanları, Einstein ve Bohr ortasındaki 98 yıllık tartışmayı çözdü: Haklı olan kim
Işık tam olarak nedir? Bir dalga mı, yoksa bir parçacık mı? Bilim insanları uzun vakittir bu temel soruyla boğuşuyordu ve bu gizem, 20. yüzyılın en büyük iki zihni olan Albert Einstein ile Niels Bohr ortasında 98 yıl süren ünlü bir tartışmaya yol açmıştı.
Şimdi ise Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) fizikçiler, 10 binden fazla ultra soğuk atom kullanarak gerçekleştirdikleri inanılmaz bir deneyle bu tarihi tartışmayı kesin olarak çözdü.
Araştırmacılar, ışığın hem dalga hem de parçacık özelliğini tıpkı anda gözlemlemenin imkansız olduğunu bir sefer daha kanıtladı.
KUANTUMUN TEMELİ: ÇİFT YARIK DENEYİ VE İKİLİ DOĞA
Bu tartışmanın merkezinde, kuantum mekaniğinin temel taşlarından biri olan çift yarık deneyi yatıyor.
Bu deney, ışığın hem bir dalga üzere (iki yarıktan tıpkı anda geçip bir teşebbüs deseni yaratarak) hem de bir parçacık üzere (gözlemlendiğinde tek bir yarıktan geçerek) davranabildiğini gösteriyor.
Ancak en şaşırtan olanı, ışığın bu iki özelliğini birebir anda gözlemleyemememizdir; birini gözlemlemeye çalıştığımızda oburu ortadan kaybolur.
Bu şaşırtan olgu, "dalga-parçacık ikiliği" olarak bilinir ve kuantum mekaniğinin temel bir unsurudur.
98 YILLIK TARİHİ TARTIŞMA: EINSTEIN, BOHR'A KARŞI
Bu kuantum bilmecesi, 1927 yılında Einstein ile Bohr ortasında meşhur bir fikir ayrılığına yol açmıştı.
Einstein, ışığın hem parçacık olarak hangi yoldan geçtiğini hem de dalga olarak yarattığı teşebbüs desenini birebir anda gözlemleyebilecek zekice bir deney tasarlayabileceğine inanıyordu.
Buna karşılık Niels Bohr, belirsizlik prensibinden yararlanarak bunun imkansız olduğunu savundu.
Bohr'a nazaran, bir fotonun yolunu ölçmeye yönelik rastgele bir teşebbüs, kaçınılmaz olarak onu bozacak ve dalga gibisi teşebbüs desenini yok edecekti.
Onlarca yıldır yapılan sayısız deney, daima Bohr'un görüşünü doğrulamıştı.
ATOMİK YARIKLAR DENEYİ YAPILDI
Profesör Wolfgang Ketterle liderliğindeki MIT fizikçileri, bu tartışmayı kökten çözmek için şimdiye kadarki en "idealize edilmiş" çift yarık deneyini gerçekleştirdiler.
Deneyde, fizikî yarıklar yerine "yarık" olarak 10 binden fazla ultra soğuk atom kullanıldı.
Ekip, bu atomları mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa kadar soğuttu ve lazerler kullanarak onları hassas, kristal gibisi bir kafes halinde düzenledi.
Her bir atom, aslında inşa edilebilecek en küçük, izole edilmiş ve özdeş bir yarık üzere davrandı.
Araştırmacılar, bu atomik yarıkların "bulanıklığını" (yani pozisyon belirsizliğini) lazer ışığını ayarlayarak hassas bir biçimde denetim edebildiler; bu da bir fotonun yolu hakkında ne kadar bilgi edinebileceklerini etkiliyordu.
SONUÇ: EINSTEIN YANILMIŞTI
MIT takımının elde ettiği sonuçlar, kuantum teorisiyle büsbütün örtüşüyor ve tartışmada katiyetle Bohr'un yanında yer alıyor.
Araştırmacılar, bir fotonun yolunu ne kadar kesin olarak belirlerlerse (yani parçacık gibisi davranışını doğruladıklarında), dalga gibisi teşebbüs deseninin o kadar zayıfladığını net bir formda gözlemlediler.
Bir fotonun bir atomun yanından geçerken onu "dürtmesi", yani rotası hakkında bilgi bırakması, dalga gibisi özelliklerini otomatik olarak ortadan kaldırdı.
Bu bulgular, Einstein'ın bu özel kuantum senaryosunda yanıldığını mutlaklaştırarak, kuantum gerçekliğinin tuhaf ve sezgilere muhalif tabiatını bir sefer daha doğruluyor.
Physical Review Letters mecmuasında yayınlanan bu çalışma, çağdaş deneysel fiziğin, neredeyse bir asır evvel sorulmuş temel sorulara bile nasıl net karşılıklar bulabildiğinin süper bir örneğini oluşturuyor.