Boşluğun, bütünüyle hiçliğin özellikleri nelerdir? Şimdiye dek, fizikçiler “vakum” terimiyle ifade ettikleri boş uzayın "taban durumu (en düşük enerjili durum) karakteristikleri"ne erişimin imkansız olduğu kanısındaydı. Almanya'da bulunan Konstanz Üniversitesi'nden Prof. Alfred Leitendtorfer liderliğinde bir araştırma ekibi ise geçtiğimizi günlerde bunu başardı. Kısa ışık atımları kullanarak, yüksek netlikte optik ölçüm teknikleri ile “boşluk çalkalanmaları”nın (İng. vacuum fluctuations) ilk doğrudan gözlemini sundular. Deneyde kullanılan ışık atımlarının süresinin, incelenmekte olan izgesel (İng. spectral) aralıkta bulunan ışığın bir çevriminin yarısından daha kısa olmasına dikkat ediliyor. Kuantum fiziğine göre, boşluk çalkalanmaları denilen bu salınımlar, ışık ve radyo dalgalarının bütünüyle ortadan kaybolduğu salt karanlıkta bile varoluyor. Önümüzdeki günlerde Science dergisinde ayrıntıları yayımlanacak bu bulgular, kuantum fiziğinin gelişimi açısından temel bir önem taşıyor.

Kuantum fiziğinin ana sütunlarından biri olan Heisenberg'in belirsizlik ilkesinin sonucu olarak, boşluk çalkalanmalarının varlığı kuramsal olarak zaten biliniyordu. Bu ilkeye göre elektrik ve manyetik alanlar asla aynı anda kaybolamaz. Bunun sonucu olarak da, ışık ve radyo dalgalarının taban (en düşük enerjili) kuantum durumunu temsil eden salt karanlık bile elektromanyetik alanın sonlu (İng. finite) çalkalanmaları ile doludur. Ancak bu temel görüngünün doğrudan deneysel kanıtını bulmanın mümkün olmadığı görüşü hüküm sürüyordu. Boşluk çalkalanmalarının doğada sadece neden oldukları yan etkiler dolayısıyla kendilerini belli edebildikleri varsayılıyordu. Çağdaş fiziğin dünyayı tanımlayışında boşluk çalkalanmaları kavramının sıkça rol oynamasına örnek olarak uyarılmış atomlar tarafından kendiliğinden (spontane) yayımlanan ışımayı (floresan lambadaki gibi) ya da Büyük Patlama esnasında evrenin yapısında yarattıkları etkileri sayabiliriz.



Tüm karşıt varsayımlara rağmen, elektrik alanları aşırı yüksek zamansal çözünürlük ve duyarlılıkla ölçen bir deney düzeneği sayesinde boşluk çalkalanmalarının doğrudan saptanması mümkün oldu. Çalışmada dünyanın en gelişmiş optik teknolojileri ve ultra-kısa atımlı lazer sistemlerinden yararlanıldı. Dışarıdan herhangi bir yardım almadan bu teknolojileri kullanan Konstanz Üniversitesi ekibi, kuantum alan kuramına dayalı olarak sonuçlarının ayrıntılı bir tanımını da verdi. Deneyde ulaştıkları zamansal netlik femtosaniye düzeyinde; yani saniyenin milyarda birinin milyonda biri mertebesinde bulunuyor. Duyarlılığı ise kuantum fiziğinin ilkelerinden başka sınırlayan bir şey yok. “Bu aşırı netlik, bizim her an için elektromanyetik boşluk çalkalanmaları alanları ile çevrili olduğumuzu ilk kez görmemizi sağladı,” diye özetliyor Alfred Leitenstorfer.

“Bilimsel açıdan şaşırtıcı olan ve ölçümlerimizi özellikle ilgi çekici kılan, bir kuantum sistemin taban durumuna onu değiştirmeden doğrudan erişim sağlayışımızdı,” diye açıklıyor Leitenstorfer. Araştırma sonuçlarından kendisi de çok etkilenmiş. “Bazen hiç uyumadan geçirdiğimiz gecelerin olduğu bir kaç yıl geçirmiştik. Karışma olasılığı olan her türlü sinyal dışarlanmalıydı,” diyerek gülümseyen fizikçi şöyle devam ediyor: “Sonuç olarak anladık ki, incelediğimiz ışık dalgalarının salınım periyodundan daha kısa olan en temel zaman ölçeklerine erişimimiz, deneyimizin açığa çıkarabileceği şaşırtıcı olasılıkların anlaşılmasında anahtar rol oynuyor.”