Ultra-hızlı fizik konusunda çalışan Avustralya temelli uluslararası bir bilim ekibi, kuantum mekaniğinin en büyük gizemlerinden biri olan tünellemenin anlık bir süreç olduğunu ortaya çıkardı. Yeni kuram, kuantum tünellemenin önemli bir etken olacağı daha hızlı ve daha küçük elektronik bileşenlerin üretilmesini sağlayabilir. Ayrıca elektron mikroskopları, nükleer füzyon ve DNA mutasyonları gibi çeşitli alanlarda da ilerleme sağlanmasına yardımcı olabilir.

Çok küçük ölçeklerde kuantum fiziği, elektron gibi parçacıkların dalga benzeri özelliklere sahip olduğunu söyler. Yani parçacıkların konumları iyi tanımlı olmaz; nerede oldukları tam bir kesinlikle belirtilemez. Bu parçacıkların, kendileri için geçilemez olan bariyerlerin öte yanında belirdikleri bile olur ki, bu olaya "kuantum tünelleme" denir.

Kuantum tünelleme çok sayıda görüngüde başrol oynayan bir gerçek; güneşteki nükleer füzyon, taramalı tünelleme mikroskobu ve bilgisayarlarda kullanılan flaş bellekler gibi. Bununla birlikte, bu parçacık sızıntısı elektronik bileşenlerin minyatürize edilmesine de bir limit koyuyor.

Elektronun sanal hızı ışık hızından yüksek

Attosaniye (10^-18 saniye) ölçeğinde ultra-hızlı deneylerin yapıldığı ve son 15 yılda gelişen bir alanda çalışan ekibin elde ettiği verilerle, şimdiye dek açıklanamayan bazı attosaniye görüngüleri anlaşılabildi; bir foton tarafından iyonize olan atomdaki zaman gecikmesi gibi.

"Bu denli kısa zaman ölçekleri daha önce hiç incelenmemişti. Bu yepyeni bir dünya. Doğadaki en narin süreçleri son derece doğru biçimde modelledik," diyor Avustralya Ulusal Üniversitesi'nden ekip üyesi Prof. Anatoli Kheifets. "Bu zaman ölçeğinde, bir elektronun atom dışında kuantum tünelleme yapması için gereken zamanın önemli olduğu sanılıyordu. Ama matematiğe bakılırsa, tünelleme sırasında zaman sanallaşıyor (bir karmaşık sayı ile temsil ediliyor) ki, buradan anlayabildiğimiz de, tünelleme olayının anlık olduğu," diye ekliyor.

"Çok ilginç bir paradoks doğuyor, çünkü tünelleme sırasında elektron hızı, ışık hızından daha yüksek olabiliyor. Ancak bu özel görelilik kuramına aykırı değil. Çünkü tünelleme hızı da sanal," şeklinde açıklıyor ekipten Dr.Igor Ivanov.

Araştırmacıların Raijin süper-bilgisayarını kullanarak yaptıkları hesaplamalar, foto-iyonizasyondaki gecikmenin kuantum tünellemeden değil, kaçmaya çalışan elektronu çeken 'çekirdek elektrik alanı'ndan kaynaklandığını ortaya koyuyor.

---

Kaynak: Interpreting attoclock measurements of tunnelling times, Nature Physics (2015) DOI: 10.1038/nphys3340

---