Modern fizik, bizi gerçekliğin tuhaf ve mantığa aykırı ifadelerine alıştırdı; özellikle nesnelerin tuhaf bir durum olan süperpozisyon halinde bulunmasıyla ünlü kuantum fiziği söz konusu olduğunda. Örnek olarak kendisinin ölü veya diri olup olmadığına karar verilemeyen Schrödinger’in kedisi verilebilir. Yine de zaman zaman, kuantum mekaniği daha kesin ve yıkıcıdır.

Simetri, fizikçilerin kutsal kasesidir. Simetri, bir kişinin bir nesneyi değişmez bir şekilde bırakacak bir biçimde dönüştürmesi anlamına gelir. Örneğin yuvarlak bir top herhangi bir açıda döndürülebilir, fakat daima aynı görünür. Fizikçiler buna, dönmeye karşı simetrik derler. Bir fiziksel sistemin simetrisi bir kez tanımlandığında, genellikle dinamiklerini öngörmek mümkündür.

Buna rağmen, zaman zaman kuantum mekaniği, kuantum mekaniğinin olmadığı bir dünyada, yani klasik mekanik dünyasında mutlu mesut bir şekilde var olabilecek simetriyi bozar. Bu olgu fizikçilere bile tuhaf gelmektedir ki buna “anomali” adını vermektedirler.

Tarihin çoğunda, bu kuantum anomalileri, CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) deneylerde incelenen temel parçacık fiziğine sınırlanmış durumdaydı. Bununla beraber, şimdi üç boyutlu grafene benzeyen, Weyl yarı-metalleri olarak adlandırılan yeni malzemeler, elektrik akımının oluşturulması gibi günlük olaylarda, simetri bozucu kuantum anomalilerinin işlemesine olanak sağlıyor.

Bu egzotik malzemelerde, elektronlar, yüksek enerjili hızlandırıcılarda incelenen temel parçacıklarla aynı şekilde davranıyor. Bu parçacıklar, asla durmamak gibi tuhaf bir özelliğe sahipler. Her zaman sabit bir hızla hareket etmek zorundalar. Bu parçacıklar ayrıca spin adı verilen bir özelliğe de sahipler. Bu tıpkı parçacıklara minik mıknatıslar eklenmesi gibidir ve spin, iki türde olabilir. Spin hareket doğrultusunda veya hareket doğrultusuna zıt olabilir.

Parçacıkların sağlak veya solak olması, kiralite olarak adlandırılır. Normalde kiraliteleri hariç birbirinin aynısı olan iki farklı türde parçacık, farklı simetrilerde bulunurlar ve sayıları ayrı olarak saklanır. Yine de bir kuantum anomalisi, bir arada bulunmalarını engelleyebilir ve solak parçacığı, sağlak parçacığa (veya tam tersi) çevirebilir.

Nature dergisinde yayımlanan makalelerinde, fizikçilerden, malzeme bilimcilerinden ve sicim teorisyenlerinden oluşan Uluslar arası bir ekip böylesi bir materyali, şimdiye kadar sadece Einstein’ın genel görelilik ilkesinde tanımlanan uzay-zaman eğriliği tarafından tetiklenen bir egzotik kuantum anomalisi etkisinin gözlemlendiğini bildiriyor. Fakat ekibi şaşırtan şey; bunu Dünya’da, minik transistörlerden bulut veri merkezlerine kadar bilgi işlem endüstrisinin dayandığı katıhal fiziğinin özelliklerinde de keşfetmiş olmaları.

IBM’de görevli araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı olan Dr. Johannes Gooth; “İlk defa, bu temel kuantum anomalisini Dünya’da gözlemliyoruz ki bu da evreni anlamamız açısından oldukça önemli. Artık , transistörler gibi klasik elektronik cihazların doğasında var olan sorunların bir kısmını aşabileceği daha önceden düşünülemeyen, bu anomaliyi temel alan benzersiz katıhal cihazlar üretilebilir.” diye yorumda bulunuyor.

Sicim teorisinde kısmen kullanılan yeni hesaplamalar, bu kütleçekimsel anomalinin, manyetik alanın uygulanmasıyla aynı anda malzemenin ısıtılması halinde akım oluşturmaktan sorumlu olduğunu gösterdi. Bilim insanları, aynı simetri kırılmasının, ister evrenin başlangıcında olmuş isterse hala devam ediyor olsun, Dünya üzerinde herhangi bir fiziksel sistemde gözlemlenebileceği sonucuna vardılar.

IBM araştırmacıları, bu keşfin sensörler, anahtarlar, termoelektrik soğutucular veya enerji tüketen cihazlar açısından, gelişmiş güç tüketimine dair yeni ilerlemelere yol açacağını öngörüyor.

 

---

Kaynak: Scientists observe gravitational anomaly on Earth < https://phys.org/news/2017-07-scientists-gravitational-anomaly-earth_1.html >

Referans: Experimental signatures of the mixed axial–gravitational anomaly in the Weyl semimetal NbP < http://www.nature.com/nature/journal/v547/n7663/full/nature23005.html?foxtrotcallback=true > DOI: 10.1038/nature23005

---