Modern fizik dünyası, maddenin geleneksel katı, sıvı ve gaz hallerinin ötesindeki kuantum hallerini çözmek için yürüttüğü çalışmalarda stratejik bir başarı elde etti. New York'taki Columbia Üniversitesi ve Austin'deki Texas Üniversitesi'nden araştırmacılar, sürtünmesiz akan süperakışkanların akışını durdurarak onları düzenli bir kristal kafes yapısına, yani süperkatı hale dönüştürdü.
SÜRTÜNMESİZ AKIŞTAN KRİSTAL YAPIYA
Süperakışkanlık hali, parçacıkların mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda sürtünme olmaksızın sonsuza dek akabilmesini ifade eder. Süperkatılar ise bu sıfır viskoziteyi korurken, parçacıkların hareket etmediği ve düzenli bir yapı oluşturduğu sıra dışı bir maddedir. Bilim dünyası daha önce bu durumu ancak dış enerji alanları kullanarak elde edebilirken, yeni deneyde bu geçiş ilk kez doğal bir süreç olarak gözlemlendi.
DENEYİN KALBİNDE ‘GRAFEN’ VE ‘EKSİTONLAR’ VAR
Araştırmacılar, bu tarihi başarıyı elde etmek için kağıttan binlerce kat ince iki grafen tabakası kullandı. Sisteme güçlü bir manyetik alan uygulanarak oluşturulan ‘eksiton çorbası’, mutlak sıfırın 1,5 ila 4 derece üzerinde soğutulduğunda önce süperakışkan, daha da soğutulduğunda ise süperkatı bir maddeye dönüştü.
Eksitonlar, bir ışık parçacığının uyarılmasıyla oluşan elektron-boşluk çiftleridir. Helyumdan çok daha hafif olmaları nedeniyle, daha yüksek sıcaklıklarda bu karmaşık kuantum hallerini oluşturabilme avantajına sahiptirler.
KUANTUM TEKNOLOJİSİNDE YENİ ROTA
Texas Üniversitesi'nden fizikçi Jia Li, düşük sıcaklıktaki bu fazın ‘son derece sıra dışı bir eksiton katısı’ olduğunu belirterek, erimeye başlayan bir yalıtkan fazın gözlemlenmesinin emsalsiz bir olay olduğunu vurguladı. Columbia Üniversitesi’nden Cory Dean ise bu durumu, "Bir süperakışkanın, süperkatı bir yapıya bürünmek üzere faz geçişi geçirdiğini ilk kez gördük" sözleriyle özetledi.
TİCARİ UYGULAMALAR VE GELECEK VİZYONU
Şu an için süperkatıların endüstriyel kullanım alanları araştırma aşamasında olsa da, bu tür kuantum hallerinin kontrol edilebilmesi;
Araştırma ekibi, bir sonraki adımda güçlü manyetik alan gerektirmeyen diğer malzemeler üzerinde çalışarak bu teknolojiyi laboratuvar ortamından pratik uygulamalara taşımayı hedefliyor.
