Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesinde gerçekleştirilen kuantum optiği deneyi, bir parçacığın dalga ve parçacık özelliklerinin aynı anda tam olarak ölçülemeyeceğini savunan Kopenhag yorumunu bir kez daha destekliyor. Yoruma göre elektron, foton gibi parçacıklar hem dalga hem parçacık gibi davranıyor. Ancak bu iki özelliği aynı anda gözlemlemek mümkün olmuyor.
Çalışma, girişim deseninin (interference pattern) yalnızca ölçümle değil, ölçüm aygıtı ile parçacık arasındaki kuantum dolanıklıkla belirlendiğini gösteriyor. Girişim deseni, dalga gibi davranan sistemin kendiyle üst üste gelmesi sonucu ortaya çıkan aydınlık ve karanlık çizgi ya da bantlardan oluşan düzenli yapıya deniyor.
Einstein’ın 1927 yılında önerdiği düşünce deneyine dayanan düzende, klasik çift yarık deneyinden farklı olarak tek bir kuantum yarık kullanılıyor. Yarık, optik cımbızla hapsedilmiş tek bir rubidyum atomundan oluşuyor. Optik cımbız, odaklanmış bir lazer ışını kullanarak mikroskobik parçacıkları, atomları ya da biyolojik yapıları temassız biçimde yakalayıp sabitlemeye yarayan tekniğe verilen isim. Deney boyunca fotonlar atomla etkileşime giriyor ve atom, fotonun momentum bilgisini taşıyan hareketli bir yarık gibi davranıyor.
Deney, Bohr’un haklı olduğunu gösterdi
Rubidyum atomunun seçilmesinin çok net ve pratik sebepleri bulunuyor. Atom, lazerle kontrolü en iyi bilinen atomlardan biri. Uygun dalga boylarında lazerler kullanılarak atom kolayca soğutulabiliyor, uyarılabiliyor ve okunabiliyor. Bu da optik cımbızla tek atomu kararlı biçimde hapsetmeyi mümkün kılıyor. Ayrıca, lazer soğutma teknikleriyle rubidyum atomları mikrokelvin hatta nanokelvin sıcaklıklara kadar indirilebiliyor.
Atomun momentumu ne kadar hassas ölçülürse, belirsizlik ilkesi gereği fotonun konum bilgisi o kadar bulanıklaşıyor ve çift yarık sonrasında oluşan girişim desenleri giderek siliniyor. Sonuç, Bohr’un öngördüğü gibi, hangi-yol bilgisinin kazanılmasının dalga davranışını zorunlu olarak bastırdığını doğruluyor.
Çalışma, yalnızca tarihsel bir Einstein–Bohr tartışmasını sonuçlandırmakla sınırlı kalmıyor. Ölçüm aygıtı ile parçacık arasındaki kuantum dolanıklığın doğrudan kontrol edilebilmesi, kuantumdan klasiğe geçişin nasıl gerçekleştiğini anlamak için yeni bir deneysel çerçeve sunuyor.
Kaynak: Physical Review Letters