Yeni bir araştırma, ışığın parçacık özelliğinin manyetik akı kuantumlanmasının bir sonucu olabileceğini öne sürerek, fotonların doğasına dair bildiklerimizi yeniden tartışmaya açıyor.
Fizik dünyasında yüzyılı aşkın süredir tartışılan ışığın doğası, yeni bir araştırmayla farklı bir perspektiften ele alındı. Annals of Physics dergisinde yayınlanan çalışmaya göre, ışığın parçacık gibi davranmasının temelinde manyetik akı miktarının kuantumlanması yatıyor. Kuantumlanma, fiziksel büyüklüklerin kesikli (belirli değerlerde) olması anlamına geliyor. Yani, bir niceliğin sürekli ve rastgele herhangi bir değeri alması yerine, belirli adımlarla değişmesi durumu olarak tanımlanıyor.
Bilim insanı Dr. Dhiraj Sinha, klasik elektromanyetizma yasalarını kullanarak fotonların enerjisini türettiğini ve ışığın parçacık özelliğinin, maddenin elektromanyetik alanlarla etkileşiminin doğal bir sonucu olduğunu ortaya koydu. Çalışma, ışığın kuantum doğasını açıklamak için kullanılan geleneksel yaklaşımlara alternatif bir yorum getiriyor.
1905 yılında Albert Einstein, fotoelektrik etkiyi açıklamak için ışığın kesikli enerji paketleri, yani fotonlar halinde yayıldığını öne sürmüştü. Bu devrim niteliğindeki fikir, modern kuantum mekaniğinin temellerinden biri haline geldi. Ancak, Einstein bile hayatı boyunca ışık kuantalarının doğasını tam olarak kavrayamadığını itiraf etmişti.
Araştırmaya göre, ışığın parçacık doğası, manyetik akının kuantumlanmasının kaçınılmaz bir sonucu olarak ortaya çıkıyor. Çalışma, kuantum mekaniğinin belirli durumlarda klasik elektromanyetizma çerçevesinde türetilebileceğini öne sürüyor. Bu yeni teori, ışığın parçacık doğasının temelinde manyetik akı kuantumlanmasının yattığını savunuyor. Geleneksel kuantum mekaniği anlayışına göre, ışık hem dalga hem de parçacık gibi davranabiliyor. Ancak Dr. Dhiraj Sinha’nın çalışması, ışığın parçacık özelliğinin aslında elektromanyetik alanlarla etkileşiminin doğal bir sonucu olduğunu öne sürüyor.
Araştırma, Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasasını kullanarak ışığın enerjisini açıklıyor. Buna göre, değişken manyetik akı altında bir elektronun kazandığı enerji, ışığın frekansı ile doğru orantılı. Çalışmada bu enerji, klasik elektromanyetizmanın temel ilkeleriyle türetiliyor ve Einstein’ın foton enerji formülü olan E = ħω (enerji = Planck sabiti × açısal frekans) ile aynı sonucu veriyor.
Yani, teoriye göre ışığın foton adı verilen enerji paketleri halinde davranması, aslında doğrudan kuantum mekaniğinden türeyen bir özellik değil. Bunun yerine, elektromanyetik alanların doğasında var olan bir özellikten kaynaklanıyor olabilir. Bu yaklaşım, kuantum mekaniğinin belirli sınırlar içinde klasik fizik yasalarından türetilebileceğini göstererek fiziğin temellerine dair yeni bir bakış açısı sunuyor.
Bu yeni teori, bilim camiasında da yankı uyandırdı. Tel Aviv Üniversitesi’nden emekli fizik profesörü Lawrence Horowitz, makaleyi “fotonların ve elektronların teorisine önemli bir katkı” olarak nitelendirirken, Wisconsin Üniversitesi’nden Steven Verrall, yaklaşımın düşük enerjili fizik alanında faydalı olabileceğini belirtti.
Bu çalışma, sadece teorik fiziğe değil, enerji üretimi alanına da ışık tutuyor. Araştırmaya göre, güneş panellerinin ve elektromanyetik jeneratörlerin çalışma prensibi aynı fizik yasasına dayanıyor. Manyetik akının kuantumlanmasının daha geniş bir çerçevede incelenmesi, gelecekte yenilikçi teknolojilere kapı aralayabilir.
Fotonların gerçekten temel parçacıklar mı olduğu, yoksa elektromanyetik alanlarla etkileşim sonucu ortaya çıkan bir olgu mu olduğu sorusu, bu yeni yaklaşımla tekrar gündeme geliyor.
Kaynak: ScienceDirect
