Geçtiğimiz günlerde Nature Communications dergisinde yayınlanan makalede, Adelaide Üniversitesi, Queensland Üniversitesi ve Batı Avustralya Üniversitesi'nden araştırmacılar, tekil atomların hareketleri ile sıcaklıkları arasında bağ kuran Boltzmann sabitini belirleyecek yeni bir yöntem geliştirdiklerini açıkladılar.

Çalışmayı gerçekleştiren Avustralyalı bilim insanları, kesin bir uluslarası sıcaklık standardı oluşturan hassas lazer cihazı üretti. Ekibin yaptığı deneyler, uluslarası sıcaklık birimi olan kelvin'i yeniden tanımlamak adına dünya çapında ortaya konan bilimsel çabaya katkıda bulunuyor. (Sıfır kelvin veya 'mutlak sıfır', hiç ısı enerjisinin var olmamasıdır ve -273.15 ºC'ye eşittir.)

Deneylerin yürütüldüğü Adelaide Üniversitesi, Fotonik ve Gelişmiş Algılama Enstitüsü'nün (IPAS) yöneticisi ve aynı zamanda proje lideri olan Prof. Andre Luiten “Sıcaklık, hepimizin tanıdık olduğu bir kavram olmasına karşın, dünya genelinde sadece bir avuç dolusu yerde hassas bir şekilde ölçülebiliyor,” diyor. Geliştirdikleri yeni yöntemde araştırmacılar, gaz içinde hareket eden atomların tek tek hızları üzerinde çok hassas ölçümler yapmak için lazerleri kullanmış.

“Hareket etmeyen bir atom, belli bir frekansa yani renge sahip ışık soğurur. Eğer size doğru veya sizden uzağa doğru hareket ederse, Doppler etkisi olarak bilinen olaydan dolayı soğurulan ışık çok az miktarda değişir. Bu olay, polis sireninin size doğru hareket ederken veya sizden uzaklaşırken farklı duyulmasına neden olan etkiyle tamamıyla aynıdır. Işığın soğurulmasındaki bu değişimleri ölçmek için saf lazer kullanıyoruz. Böylece atomların hızları ve gazın sıcaklığına ilişkin çıkarım yapabiliyoruz,” diye ekliyor Profesör Luiten.

Deneyleri bugüne kadar yapılmış en hassas şekilde yürütürken, bilim insanları beklenmedik bir etkiyle karşılaşmış. Işığın atomlar üzerinde görünür bir etki yapmasıyla, ölçümün kendisi sonucu değiştirmiş. Projenin getirdiği yeniliklerden biri de, bunun nasıl gerçekleştiğini açıklaması ve sonucu etkilemediğini kesinleştirmesi oldu. Bu ilerleme sayesinde, dünya üzerinde uygun koşullara ve ekipmana sahip herhangi bir laboratuvar sıcaklığı kesin bir şekilde ölçebilecek. Yapılacak geliştirmelerle, bunun endüstride kullanımına olanak sağlanabilir. Bu daha önce mümkün değildi.

Queensland Üniversitesi'nden Tom Stace “Geleneksel olarak bilimciler saniye, metre ve kilogram gibi birimleri tanımlamak için bir dizi özel saat, cetvel ve standart kütle saklardı. Son 50 yılda bu standartlardan kurtulmaya ve onların yerine evrensel nicelikleri kullanmaya başladık; ışığın hızı ya da çeşitli atomların titreşim frekansı gibi. Bu işlem zaman, elektriksel nicelikler ve uzunluk için tamamlandı. Ancak kütle ve sıcaklık halen özel nesnelerden yararlanıyor. Sıcaklık söz konusu olduğunda, çok özel bir su türünün donma noktası temel alınıyor. Kelvin böyle tanımlanabiliyor ve bu da dünyanın farklı yerlerindeki laboratuvarların sıcaklık konusunda hemfikir olmasını güçleştiriyor. Bizim çalışmamız küresel çapta fikir birliği sağlayacak bir sıcaklık ölçeği ortaya koyuyor," diyor.

---

Kaynak: Phys.org, “Redefining temperature with precision lasers” < http://phys.org/news/2015-10-redefining-temperature-precision-lasers.html >
Referans: Nature Communications, “Accurate lineshape spectroscopy and the Boltzmann constant” < http://www.nature.com/ncomms/2015/151014/ncomms9345/full/ncomms9345.html >

---