Fizikçiler, atomların ilk defa sürtünmesiz bir ortamda hareket etmesini sağlayarak süperiletkenlik yolunda önemli bir başarıya imza attı. 

Elektronların hareketinin karşılaştığı engel, farklı türden maddelerde değişkenlik gösteriyor. Örneğin yalıtkan malzemelerde hareketleri sınırlanırken, iletkenlerde daha rahat ilerliyorlar.

Süperiletken denen malzemelerdeyse hiçbir engelle karşılaşmadan sürtünmesiz bir ortamda ilerliyorlar. 

Bazı maddelerdeyse elektronlar malzemenin sadece sınır kısmında özgürce hareket ediyor. Sınır durumu denen türden süperiletkenlik, veri ve enerjinin hiçbir kayba uğramadan iletilmesini sağlayabilir. 

Sınır durumundaki sürtünmesiz ortam, süper verimli elektronik devrelerin yanı sıra kuantum bilgisayarların geliştirilmesine de katkı sunabilir. 

Ancak elektronların sınır durumu saniyenin katrilyonda birinde gerçekleştiği için bilim insanları bu süreci gözlemleyemiyor. Ayrıca elektronlar 1 nanometreden daha kısa süre bu şekilde ilerliyor. 

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) fizikçiler, bu sorunun üstesinden gelmek adına elektronlar yerine onlardan çok daha büyük atomları sınır durumuna getirdi. 

Daha önceden elektronların bir manyetik alan altında ve çok soğuk koşullarda sınır durumuna geçtiği kaydedilmişti.

Hakemli dergi Nature Physics'te geçen hafta yayımlanan makalenin ortak yazarı Martin Zwierlein, "Bizim düzeneğimizde aynı fiziksel süreç atomlarda gerçekleşiyor fakat bu milisaniyeler ve mikrometreler şeklinde meydana geliyor" diyor: 

Bu, görüntü alabileceğimiz ve atomların sistemin sınırı boyunca esasen sonsuza kadar ilerlemesini izleyebileceğimiz anlamına geliyor.

Araştırmacılar, yaklaşık 1 milyon sodyum atomunu lazerle hapsetti. Ardından atom bulutunu neredeyse mutlak sıfıra kadar soğuttular. 

Daha sonra lazerlerle atomları çok hızlı döndürmeye başladılar. 

Çalışmanın bir diğer yazarı Richard Fletcher, "Lazer tuzağı atomları içeri, merkezkaç kuvveti de dışarı doğru çekmeye çalışıyor. Bu iki kuvvet birbirini dengeliyor" diye açıklıyor:

Ayrıca üçüncü bir kuvvet daha var: Coriolis etkisi nedeniyle bir çizgide hareket etmeye çalışınca saptırılıyorlar. Yani bu büyük atomlar, artık manyetik bir alanda yaşayan elektronlar gibi davranıyor.

Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönmesi sonucu oluşan Coriolis kuvveti, rüzgarları veya havaya atılan topu Kuzey Yarımküre'de sağa, Güney Yarımküre'de sola saptırıyor.

Bilim insanları daha sonra bir lazer halkası yaratarak atomların döndüğü ortamla dışarısı arasına bir set çekti. Sınırı temsil eden halkaya değen atomlar, yapışmış gibi bu sınır boyunca tek yönde serbestçe akmaya başladı. 

Atomların bu davranışı, elektronların sınır durumundaki hareketine benziyor. Araştırmacılar halkanın bazı yerlerine ışık tutarak atomların önüne engel de koydu. Tıpkı sınır durumundaki elektronlardan beklendiği gibi, bu "tümsekler" atomların hızını veya hareketini etkilemedi. 

Zwierlein "Sürtünme yok. Yavaşlama yok, atomlar sistemin geri kalanına sızmıyor ya da dağılmıyor" diyerek ekliyor:

Sadece güzel, tutarlı bir akış var.

Bilim insanları atomların bu sınır durumunu birkaç milisaniye boyunca gözlemleyip görüntü almayı başardı. 

Bundan sonraki çalışmalarında atomların sınır durumunu daha fazla engel karşısında test etmeyi planlıyorlar.

Independent Türkçe, New Atlas, IFL Science, Interesting Engineering, Evrim Ağacı, Nature Physics

Derleyen: Büşra Ağaç