MIT’den fizikçiler, ilk kez sınır durumunda (edge state) sürtünme olmadan tek bir yöne hareket eden elektronları görüntüledi.
Eylül başında (6 Eylül 2024’te) Nature Pyshics’de yayınlanan makaleye göre, MIT fizikçileri ultra soğuk atom bulutundaki sınır durumlarını (edge state) gözlemlediler.
Çoğu metalde elektronlar, her yöne hareket edebilme eğilimindedirler. Hareket ederken bir engel ile karşılaştıklarında sürtünme (friction) yaşanır ve rastgele dağılırlar.
Ancak bazı metallerde, elektronların hareketlerinde rastgelelik değil, belirli bir yöne eğilim var gibi görünebilir. Elektronlar, engelle karşılaşsalar bile atomun sınırına (edge) yığılarak sürtünme olmadan tek bir yöne hareket edebilir. Bu olaya sınır durumu (edge state) denir.
İlk kez 1980’de teorik olarak açıklanan bu olay, ilk kez Prof. Richard Fletcher önderliğinde MIT fizikçileri tarafından gözlemlendi.
Sınır durumunun (edge state) gözlemlenebildiği bu ortam ultra soğuk atom bulutları (ultracold atom clouds) olarak adlandırılıyor. Ultra soğuk atom, sıcaklığı mutlak sıfıra yakın olan atom olarak ifade ediliyor.
Fletcher ve meslektaşları, elektronları sınır durumunda (edge state) olduğu gibi gözlemlemeye çalışmaktansa, daha büyük ve daha gözlemlenebilir bir sistemde aynı koşulları taklit edebileceklerini fark etti. Ekip, manyetik alan altındaki elektronların atom altı fiziğini taklit eden bir düzenekte ultra soğuk atomların ve elektronların davranışını inceledi.
Çalışmada lazer kontrollü bir düzenekte toplanan ve nanokelvin sıcaklıklara kadar soğutulan yaklaşık 1 milyon sodyum atomundan oluşan bir atom bulutu (atom cloud) oluşturuldu.
Richard Fletcher, “Düzenekte lazer ışığıyla bir sınır (edge) halkası oluşturduk. Lazer ile kontrol ettiğimiz düzeneğin dönmesi gerekiyordu. Düzenek döndükçe atomları içeriye çekmeye çalışıyordu fakat onları sınırda tutan bir merkezkaç kuvveti vardı.” ifadelerini kullandı.
MIT fizikçilerinden Martin Zwierlein ise çalışmalarını şöyle açıkladı:
“Geliştirdiğimiz düzenekte olanların bir kasede gerçekten hızlı bir şekilde döndürdüğünüz bilyeler gibi olduğunu ve kasenin kenarı etrafında dönüp durduklarını hayal edebilirsiniz. Hiçbir sürtünme yok. Yavaşlama veya atomların rastgele dağılması yok. Sadece, tutarlı bir akış var.”
Kaynak: MIT
