Sonunda İlk Süper-Katı Üretilmiş Olabilir

Ortaokuldan itibaren öğrenilen, maddenin katı, sıvı, gaz ya da plazma halinde bulunabileceğidir. Fakat eğer birbirinden farklı hallerin temel özelliklerini kombine ederseniz ne olur? Maddenin hibrit f..
Görsel Telif:

Ortaokuldan itibaren öğrenilen, maddenin katı, sıvı, gaz ya da plazma halinde bulunabileceğidir. Fakat eğer birbirinden farklı hallerin temel özelliklerini kombine ederseniz ne olur?

Maddenin hibrit formu, bir şekilde hem katı hem de sıvı gibi var olabilir mi?

İki bağımsız araştırma grubundan fizikçiler, tam olarak da bunu başardıklarını ve süper-katı elde ettiklerini duyurdular. Süper-katı, katının kristal yapısına sahip olmasına rağmen sıvı gibi akışkan. Araştırmacılara göre, bu şu ana kadar geliştirmiş ilk süper-katı.

Süper-katı halin aslında imkânsız olması gerekiyor. Çünkü katıların ve sıvıların genellikle karşılıklı olarak birbirlerini dışlayan özellikleri vardır.

Fakat süper-katıların varlığının ilk tahminleri, bir Rus fizikçinin helyum-4 izotopunun hem katı hem de sıvı fazları aynı anda barındırdığı varsayımında bulunduğu 1969’a kadar dayanıyor.

Bu noktadaki en büyük problem ise o zamandan beri bilim insanlarının büyük çoğunluğunun süper-katı üretmenin imkânsız olduğunu düşünmeleriydi. Varsayımı takip eden on yıllarda, fizikçiler tuhaf kuantum fazı görür gibi oldular. Fakat sonuçlar hep kesinsizlik içerisinde kaldı.

2004’te, Pennsylvania State University’den araştırmacılar, katı helyumun yaklaşık -273 Santigrat dereceye kadar soğutulmasıyla süper-katı fazı elde edebildiklerini duyurdular. Araştırmacılar, hem katı hem de süper-akışkan özellikleri gösteren yeni bir madde bulduklarını belirttiler. Fakat aslında bulunan şey, sıfır akışkanlığı olan bir sıvıydı; sıvı özellikleri gösteren kristal katı yapısı değildi.

Süper-katı yapısı, tıpkı her gün karşılaştığımız katı maddeler gibi bir esnemezliğe sahip. Fakat bu katının oldukça garip bir özelliği var. Bu madde herhangi bir akışkanlığı olmamasına rağmen akabiliyor.

2006’da, Cornell University’den fizikçi John Reppy, Pennsylvania State süper-katısının çürütüldüğünü öne sürdü.

Süper-katı düşmanlığı ile ünlenmiş Reppy, daha sonra süper-katı deneyini burulma osilatörü kullanarak tekrar etti ve süper-katı halin ortaya çıkışının basit olarak kristal yapıdaki problemlerden meydana geldiğini savundu. Süper-katı bulgusu sanılan şey, saf kristalin yapısal kuantum davranışından kaynaklanmıyordu; bir şekilde yapının bozulması sonucu akışkanlık meydana geliyordu.

Eugenie Samuel Reich’e göre, Reppy bir tip kuantum plastisite keşfetmişti. Katı helyum-4’ün yumuşaklığı, sıcaklığı yükseldikçe ciddi şekilde artıyordu fakat sıcaklık düştüğünde madde yeniden sertleşiyordu.

Reich, konuya ilişkin, “Bu sertleşme süper-katı sinyalini artırıp taklit eden burulma osilatörünün frekansından kaynaklanıyor olabilir” dedi.

Reppy’nin de zamanında söylediği gibi, “Süper-katıdan başka bir şey bulduğum ortaya çıktığı için hayal kırıklığına uğradım.”

Fizikçiler kimin haklı olduğuna karar veremediler. Acaba Pennsylvania State araştırmacıları gerçekten de süper-katı hali oluşturmayı başarmışlar mıydı yoksa Reppy gerçekten de bu yapının süper-katı olmadığını ispatlayarak iddiaları çürütmüş müydü?

O zamandan beri, süper-katıların varlığı hep tartışmalı olarak kaldı. Fakat Amerika’dan ve İsviçre’den bilim insanlarının deneysel sonuçları, sonunda her şeyi tersine çevirmiş olabilir. Tabii ki bu bulgulardan sonra işlerin daha karmaşık hale gelmesi ihtimali de var.

MIT ve ETH Zurich’den araştırma takımları, süper-katı yapısını Bose-Einstein yoğuşuk maddesi olarak bilinen maddenin tuhaf halinden ürettiklerini öne sürdüler. Bose-Einstein yoğunlaşması, ultra-soğukta oluşan ve atomların dalgalar gibi davrandığı bir madde fazıdır.

Bose-Einstein yoğuşuk maddesiyle işe başlamak oldukça faydalı çünkü bu yapının bir süper-akışkan olması dolayısıyla işi yarılamış oluyorsunuz.

İki araştırma takımı, aslında farklı yöntemler kullanarak aynı sonuca vardılar. Araştırmacılar, süper-akışkanın atomlarında düzenli yoğunluk değişimleri yaparak simultane bir şekilde katı gibi davranmasını sağladılar. Bu durum, katı kristalin tekrar eden atomik yapılarını andıran bir yapının oluşmasını sağladı. Fakat bu katı sistem içerisinde akışkanlık hali hazırda vardı.

Aslında araştırmacılar kendi içerisinde sıfır dirençle akışkanlık özelliğine sahip bir madde oluşturdular.

Süper-katı hali oluşturmak gibi tartışmalı bir konuda başarılı olduğunu iddia etmek çok dikkat çekecekti. Bu sebeple iki araştırma takımı da çalışmaları meslektaş incelemesinden geçene kadar sessizliklerini korudular.

Buradaki en büyük kesinsizlik, nihai süper-katıları nasıl tanımladığınız olabilir ve eğer Bose-Einstein yoğunlaşmasını katı helyum-4 yerine kullanırsanız yönteminiz daha akla uygun gelir.

Süper-katı fikri oldukça tuhaf. Çünkü süper-akışkan ve katı fazlar rekabet halinde olduklarından dolayı birçok malzeme içinde atomlar birini seçmeye zorlanıyor.

Fakat Bose-Einstein yoğuşuk maddesi, bu iki faz bir arada daha kolay barınabilir. Bu yolla üretilen tuhaf malzemeler de süper-katı helyum-4’den daha mantıklı olur.

Çünkü yeni geliştirilen süper-katılar, malzemelerin iç yapılarının elle ayarlanması sonucunda oluşturuluyor. Eğer basit bir şekilde sıcaklık değişimlerine maruz bırakarak oluşturulsalardı, Pennsylvania State takımına yapıldığı gibi, bu araştırmacıların da hilekâr oldukları öne sürülebilirdi.

Yine de emin olmak için sonuçların tekrar edilir olup olmadığını görmemiz gerekiyor.


Kaynak: Supersolid formation in a quantum gas breaking continuous translational symmetry, arXiv:1609.09053 [cond-mat.quant-gas]


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv