Fizikçiler ışığı tek boyutlu gaz haline getirdi

Bu gelişme, ışığın temel birimi olan fotonların kuantum seviyesinde nasıl davrandığının daha iyi anlaşılmasını sağlayacak.

Fotonlar, sıkıştırıldıklarında ve soğutulduklarında Bose-Einstein Yoğunlaşması (BEY) adı verilen madde haline geçebiliyor. Bu durumda, parçacıklar kuantum mekaniği açısından özdeş hale gelirken, konumları belirsizleşiyor ve üst üste binerek tek bir parçacık gibi davranmaya başlıyor. Ancak BEY haline geçmek her zaman kolay değil. Daha önce iki boyutlu foton gazları üretilebilmişti, fakat tek boyutlu bir gaz yaratmak daha zorlu bir görev olarak öne çıkıyordu.

Deneyi yürüten ekipten fizikçi Frank Vewinger, "İki boyutlu yerine tek boyutlu gaz yarattığımızda işler biraz farklı oluyor," diyerek, bu tür gazlarda meydana gelen termal dalgalanmaların tek boyutta çok daha büyük etkiler yaratabileceğini belirtti.

Araştırma ekibi, tek boyutlu gazı yaratmak için, reflektif bir kabı boya çözeltisiyle doldurdu ve içine lazer ışınlarıyla fotonları saldı. Bu fotonlar, kabın içinde ileri geri sıçrayarak boya molekülleriyle çarpıştı ve soğumaya başladı. Ardından, şeffaf bir polimer kullanılarak fotonların hareketi sınırlanarak tek boyutta yoğunlaşmaları sağlandı.

Nature Physics dergisinde yayımlanan araştırmanın yazarlarından Kirankumar Karkihalli Umesh, “Bu polimerler, ışık için bir tür oluk işlevi görüyor. Oluk ne kadar dar olursa, gaz o kadar tek boyutlu davranış sergiliyor,” diyerek süreci açıkladı.

Tek boyutlu foton gazının davranışını inceleyen araştırmacılar, iki boyutlu versiyonuna kıyasla oldukça farklı bir sonuçla karşılaştı. Tek boyutta fotonların hareketleri kısıtlandığı için gazlar belirgin bir yoğunlaşma noktası göstermedi. Bu durum, fotonların gaz geneline "saçıldığı" kısmi bir faz geçişi oluşturdu.

Vewinger, “İki boyuttan tek boyutlu foton gazına geçişteki bu davranışı ilk kez inceledik,” diyerek, bu keşfin madde geçişlerine dair daha fazla bilgi sağlayacağını ifade etti.

Araştırmacılar, sonraki çalışmalarında fotonların BEY halindeki davranışlarını daha detaylı inceleyerek, kuantum dünyasına yeni bir ışık tutmayı hedefliyorlar.