Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Berkeley Üniversitesi’nden (Kaliforniya) bilim insanları şimdiye kadar ölçülebilecek en küçük kuvveti ölçmeyi başardı. Lazer ve optik tuzak kombinasyonu kullanılarak ultra soğuk atom bulutlarında 42 yoktonnewton kuvvet ölçüldü. Normalde 1 yokto Newton bir Newton kuvvetin 1 septimilyonda biri yani yaklaşık 42×10-23 Newton kuvvet ölçüldü.
“Biz hassas bir optik boşlukta bulunan ultra soğuk atom bulutu kütle hareket merkezine dışardan kuvvet uygulayarak optik hareketi ölçtük. Bulutun oskilasyon frekansı sürücü kuvvetle rezonans olunca Standart Kuantum Yapılan ölçümün kuvvetinin 4 . faktöründe duyarlılığa ulaştık. Bu şimdiye kadar yapılabilecek en hassas ölçüm ,” diyor Berkeley Fizik Bölümü’nden Dan Stamper-Kurn. Stamper-Kurn Science dergisinde yayınlanan araştırmada standart kuantum limitine yakın bir kuvvet ölçtüğünü belirtiyor.
Genel görelelik teoreminde ifade edilen uzay zaman dalgalanmaları ve yerçekimsel dalgalanmaları varlığını onaylamak için Isaac Newton ‘ın makroskopik kuvvetlerini mikroskopik açıdan değerlendirmeniz gerekiyor. Bu nedenle nerdeyse çok ihmal edilebilir kuvvetleri tayin etmeniz gerekiyor. Kuantum seviyesinde kuvvet ve hareketlerin hassasiyetini ölçmek istense de , Heisenberg belirsizlik ilkesi nedeniyle oskilatörün ölçümünü bozan yani kuantum geri hareketi fenomeni engeli var. Öncesinde standart kuantum limitine yakın yapılan ölçümler olsa da bunların en yakını kuvvetin 8.derecesine kadar inebilmişti.
Yapılan yeni ölçüm standart kuantum limitine en yakın ölçüm olarak gerçekleşti. Ekip sadece 1200 atomdan oluşan ölüm sayesinde bu kadar hassas ölçüm yaptıklarını ifade ediyor.
Araştırmanın baş yazarı Sydney Schreppler’ın kurulumuyla yapılan deneyde rubidyum atomlarının optik tuzağa alınması sayesinde mekanik oskilatör mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta soğutuldu. Optik tuzak 860 ve 840 nm dalga boyunda birbirine eşit ve atomların eksenel kuvvetlerine zıt iki kuvvet tarafından sarıldı. Kütle merkezinin hareketi 840 nm büyüklüğündeki gaz ile modüle edildi. Propta 780 nm ‘lik tepki ışını ölçüldü.
Ölçümün bu kadar duyarlı olmasını rubityum atomların mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa indirilmesiyle mümkün oldu. Böylece rubityum atomları ayrıştırılarak, çevresel gürültüden izole edilen atomlar lazer ışınıyla tuzakta tutulan atomlar ısınmadığından çok duyarlı bir ölçüm yapılabildi.
1980’lerde yapılan bir araştırmada bu kadar hassas bir ölçümün yapılmasının 5 yıl alacağı öngörülürken, bu ölçümün yapılması 30 yılı aldı.
Kaynak:ScienceDaily
Araştırma Referansı :
- S. Schreppler, N. Spethmann, N. Brahms, T. Botter, M. Barrios, D. M. Stamper-Kurn. Optically measuring force near the standard quantum limit. Science, 2014; 344 (6191): 1486 DOI: 10.1126/science.1249850
