FİZİKTE KUANTUM DOLAŞIKLIĞI (DOLAŞIMI)

kuantum dolaşıklığı

     Kuantum fiziğinin merkez prensiplerinden biri olan Kuantum dolaşımı, oldukça yanlış anlaşılmış olsa da, çoklu parçacıkların bir parçacık kuantum durumunun ölçülmesinin diğer parçacıkların olası kuantum durumlarını belirleyecek şekilde birbirine bağlandığı anlamına gelir. Bu bağlantı parçacıkların uzaydaki yerlerine bağlı değildir. Parçalanmış parçacıkları milyarlarca kilometreye kadar ayırırsanız bile, bir parçacıktaki değişim diğerinde de bir değişime neden olacaktır.

Devamını oku...

EPR PARADOKSUNUN KUANTUM DOLAŞIKLIĞINI NASIL AÇIKLAR

epr paradoksu

     EPR Paradox (veya Einstein-Podolsky-Rosen Paradox), kuantum teorisinin erken formulasyonunda doğal bir paradoksu göstermek için düşünülmüş bir düşünce deneyidir. Kuantum dolaşıklığının en iyi bilinen örnekleri arasındadır. Paradoks, kuantum mekaniğine göre birbiri ile dolaşan iki parçacığı içerir. Kopenhag'ın kuantum mekaniğinin yorumunda, her parçacık tek tek ölçülene kadar belirsiz bir haldedir; bu noktada o parçacığın durumu kesinleştiğinde, aynı anda, diğer parçacığın durumu da belli olur. Bunun bir paradoks olarak sınıflandırılmasının nedeni, görünüşte Einstein'ın görelilik kuramı ile çelişkisi, ışık hızından daha büyük hızlarda iki parçacık arasında iletişim içeriyor olmasıdır.

Devamını oku...

SON YILLARIN EN GÖZDE MADDESİ “GRAFEN”

grafen

     Grafen, yapısı bal peteği kafesi şeklinde, karbon atomlarından yapılmış atomik ölçekli bir maddedir. Grafen, şüphesiz en mükemmel vasıflı nano malzemelerden biri olarak karşımıza çıkmakta. Elektronikten optiğe, algılayıcılara ve biyolojik aygıtlara kadar uzanan geniş bir yelpazede uygulama alanı bulmakta.

Karbonun Formları (Allotropları)

     Karbon, kalemlerde bulunan grafitten dünyanın en pahalı elmaslarına kadar pek çok farklı biçimde gelir. 1980'de, sadece üç ana karbon formunu, yani elmas, grafit ve amorf karbonu biliyorduk. Daha sonra fullerenler (Fullerenler karbon allotroplarının büyük bir sınıfıdır ve toplar, kafesler veya karbon atomlarının tüplerinden yapılırlar. Buckminster fullerene fullerene'nin bir türüdür. Moleküllerinin içi boş bir alanda düzenlenmiş 60 karbon atomu vardır.) ve karbon nanotüpleri keşfedildi ve 2004 yılında grafen kulübe katıldı.

Devamını oku...

YERÇEKİMSEL (KÜTLEÇEKİMSEL) DALGALAR

Yerçekimsel (Kütleçekimsel) dalgalar

     1916'da Albert Einstein, ilk önce genel görelilik kuramının bir sonucu olarak yerçekimi dalgaları fikrini önerdi. Yerçekimsel dalgalara izin veren genel görelilik (alan denklemleri denir) için formülleriyle ilgili bir dizi çözüm oluşturabilirdi, fakat problem bu dalgaların -aslında var olduysalar - inanılmaz derecede zayıf olurlar ki, neredeyse imkânsız olurlardı. Yerçekimsel Dalgaları Bulma

     1993 Nobel Fizik Ödülü Russel A. Hulse ve Joseph H. Taylor Jr. "kütleçekim çalışmaları için olanaklar yaratan bir buluş olan yeni bir tip pulsarı keşfi için" çalışmasıyla ödüle layık görüldü. Aslında, Nobel Fizik Ödüllü bu çalışma 1974 te Einstein’ın yerçekimsel dalgaları kullanarak yaptığı tahminlere dayanıyordu.

Devamını oku...

FERMİYONİK BOSON YOĞUŞMASI

fermiyonik boson yoğuşması

     Ticaret Bakanlığı Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve Colorado Boulder Üniversitesi (CU-Boulder) ortak bir laboratuarı olan JILA'daki bilim adamları uzun süredir aranan, bir çift atomdan oluşan maddenin bir hali olan 'fermiyonik kondensat' ı ilk kez gözlemledi. (29 Ocak 2004)

     Fizikçiler, bu tür kondensatlarla yapılan araştırmaların sonunda, geniş bir uygulama yelpazesinde çarpıcı bir şekilde enerji verimliliğini artırma potansiyeli olan bir fenomen olan yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik gizemlerinin ortaya çıkmasına yardımcı olacağını umuyor.

     Kütle ve yoğunluk açısından düzeltilmiş fermiyonik kondensatımızda eşleştirmenin gücü', oda sıcaklığındaki bir süper iletkene karşılık geleceğini açıklıyor. Bu, fermiyonik kondensatlarla öğrendiğimiz temel fizikte sonunda başkalarının daha pratik süper iletken malzemeler tasarlamasına yardımcı olacağı konusunda iyimser davranıyor.

Devamını oku...

BOSE-EİNSTEİN YOĞUŞMASI

BOSE-EİNSTEİN YOĞUŞMASI

     Maddenin beşinci hali olan Bose-Einstein yoğuşması belki de maddenin halleri arasında en gizemli olanıdır. Bose-Einstein yoğunlaşması 1990'lı yıllara kadar Laboratuvarda oluşturuluncaya kadar gazlar, sıvılar, katılar ve plazmalar yüzyıllarca olmasa da onlarca yıl boyunca üzerinde iyi çalışılmıştı.

     Bose-Einstein yoğuşması, bir mutlak sıfıra kadar soğutulmuş bir atom grubudur. Bu sıcaklığa ulaştıklarında atomlar neredeyse birbirlerine göre hareket ederler; Bunu yapmak için neredeyse hiç serbest enerjisi yoktur. Bu noktada, atomlar bir araya toplanmaya ve aynı enerji durumlarına girmeye başlarlar.

     Bose-Einstein yoğuşması elde etmek için, öncelikle dağınık gaz bulutu gereklidir. Ardından, lazerler ışını ile atomlardan enerjiyi alarak soğutulur. Bundan sonra atomları daha da soğutmak için bilim adamları buharlaşmalı soğutma yöntemi kullanırlar. Bu soğuma sonucunda atom sağlam bir yapı oluşturamaz. Bunun yerine, atomlar aynı kuantum haline düşer ve birbirlerinden ayırt edilemezler. Bu noktada atomlar, Bose-Einstein istatistiği olarak adlandırılan ve genellikle fotonlar gibi parçalara ayıramadığınız parçacıklara uygulanan şeylere uymaya başlarlar.

Devamını oku...

MADDE VE IŞIMA

madde ve ışıma

1905’ten önce Işık bir dalgadır; maddeyse parçacıklardan oluşmuştur. XIX.yy Fizikçileri böyle düşünüyordu ama doğa çok daha karmaşıktır. Fiziğin tarihi ışığın yapısı konusunda karar veremeyen fizikçilerin kavgalarıyla doludur. Işık sonsuz sayıda parçacıktan mı oluşmuştur yoksa uzayda yayılan dalga mıdır?
XIX.yy’ın sonunda, bir ara problemin halledilmiş olduğu sanıldı. Işığın yapısı hakkında genel bir uzlaşma hüküm sürüyor, hiçbir fizikçi, ışığın dalga olmadığını söylemeye cesaret edemiyordu. Bu kesinlik bir yandan Fresnel’in yüzyılın başında daki deneylerine dayanmaktaydı; bu bilgin birbirleriyle karşılaşan iki ışığın doğurduğu olayların (girişim) ancak bir dalga kuramı içinde açıklanabileceğini göstermişti; öte yandan, 1870’li yıllarda geliştirilen ve ışığın elektromanyetik bir dalga olduğunu söyleyen Maxwell kuramından destek almaktaydı

Devamını oku...

RADYOAKTİFLİK

radyasyon

Biraz tesadüf eseri, biraz da özenli gözlemci nitelikleri sayesinde Becquerel, 1896 yılında rad­yoaktifliği buldu. Bu, maddenin yapısı üzerindeki bilgilerde gerçekten devrim yaratacak bir buluştu. Nitekim atom çekirdeklerinin tamamının kararlı ol­madığını gösterdi. Bunlardan, radyoaktif denilen bazıları girişken (nüfuz edici) ışınlar biçiminde küçük parçacıklar fırlatıyor, böyle bir yayımdan sonra atomlar yapılarını değiştiriyordu (radyoaktif dönüşüm). Buradan, kimyadaki elementlerin gerçekten temel öğeler olmadığı ve atomların daha küçük öğelerden oluşmuş cisimler olduğu sonucu çıkarıldı.Doğal radyoaktif cisimlerin araştırıl­ması ve özelliklerinin incelenmesi XX. yüzyılın başında gelişti. Bu dönemin en önemli olayı 1898’de, P. ve M. Curie tarafından radyumun bulunmasıydı.

Devamını oku...

ELEKTROMANYETİKLİK

elektromanyetiklik

     James clerk maxwell,hesaplamalarından, « elektromanyetik dalgalar »ın saniyede 300 000 km hızla yayıldığı sonucunu çıkardığında (1865), bunların ileride modern iletişim araçlarımız durumuna geleceğini akimdan bile geçilmemiştir. Bununla birlikte, bulunuşundan birkaç on yıl sonra, kuramı henüz yeni tamamlanmış olan elektromanyetiklik, önemli sonuçlara yol açtı. Önce teknolojik alanı ele alalım. Elektromanyetiklik olmadan elektrik jeneratörlerinin, motorların, radarların, radyo veya televizyonun gerçekleşmesine imkân yoktu, sonra bilgi alanında, manyetikliğin ve ışığın yapısının, maddenin kohezyon özelliklerinin ve ayrıca, yıldırım veya gökyüzünün mavisi gibi gözle görülür, doğal olayların daha iyi anlaşılmasına imkân verdi. Nihayet, bilimsel fikirlerin gelişmesi alanında, elektromanyetiklik kuramı, Einstein’ın görelilik (izafiyet) üzerine düşüncelerinde önemli bir rol oynadı ve zaten, elektromanyetik alan kuvantumları olan fotonlarm bulunuşu da kuvantum fiziğinin doğmasıyla sonuçlandı.
     Bir cismin yükü kütlesinin elektriksel benzeri olarak kabul edilebilir. Nitekim, iki cismin birbirine uyguladığı elektromanyetik kuvvetler, tipin kütlelerinin çekim kuvvetleriyle orantılı oluşu gibi yükleriyle orantılıdır. Ancak yük, kütleden farklı olarak cismin, elektronlardan (negatif yükler) daha çok veya daha az proton (pozitif yükler) içermesine bağlı olarak, pozitif veya negatif olabilen cebirsel bir niceliktir.

Devamını oku...

NÜKLEER PARÇALANMA(FİSYON) VE KAYNAŞMA(FÜZYON)

fisyon füzyon

      Alman fizikçiler O. Hahn ve F. Strassmann, 1938 yılına doğru, uranyum çekirdeği gibi bazı iri atom çekirdeklerinin bir nötron soğurduktan sonra çok kararsız duruma geldiğini gözlemlediler. Söz konusu atom çekirdekleri belli miktarda enerji yayarak eşit olmayan parçalara bölünü­yor ve bu enerjinin etkisiyle büyük bir hızla bu parçaları fırlatıyordu. Bu olaya nükleer parçalanma (fisyon) adı verildi.
      Bir atom çekirdeğinde protonlarla nötronlar birleşerek bir bütün oluşturur; bunların bağ enerjileri büyüdükçe, bütünün kararlılığı yükselir. Bağ enerjisi, çekirdeğin kütlesinin, içerdiği protonlarla nötronların bireysel küdelerinin toplamından daha küçük olmasından kaynaklanır. Çok büyük veya çok küçük çekirdeklerin nükleon başına bağ enerjileri, ortalama boydaki atomların, mesela demir

Devamını oku...

HIZLANDIRICILAR VE ÇARPIŞTIRICILAR ( CERN )

cern tokmak

      Atom veya atomaltı ölçeğinde teknik alanda olduğu kadar araştırma alanında da ihtiyaç duyulan, yapısı, yönü ve enerjisi kesinlikle bilinen parçacıkları elde bulundurmada yarar vardır. Parçacıkların doğal kaynaklan, radyoaktiflikle kozmik ışımadır. Radyoaktiflik ancak düşük enerjili parçacıklar sağlar. Kozmik ışımasıysa, bizi rastgele bir biçimde Dünya yüzeyine dağılmış, öngörülmeyen enerjilerdeki parçacıklarla bombardıman eder. Bu bakımdan, 1920'li yılların sonuna doğru araştırmacılar, parçacıkları hızlandırabilecek ilk düzenekleri tasarlamaya başladılar.
      Ancak, bir elektrik yükü taşıyan kararlı parçacıklar (elektronlar veya protonlarla bunların karşıt parçacıkları ve her tür iyon) bir elektrik alanı etkisi altında hızlandırılabilir. Ama, sabit elektrik alanları birkaç milyon volttan fazlasını veremez ve bu sınırları geçmek için

Devamını oku...

LAZER ( LASER )

lazer

     Lazerin yayımladığı ışığın belirli bir dalgaboyu vardır ve buna ait güç kilovada ölçülür. Bu kesinlik kısmen, kullanılan yayımlayıcı enerji düzeyinin darlığına ve daha çok iki aynanın oluşturduğu rezonans boşluğunun oynadığı seçici role bağlıdır. İki ayna arasındaki uzaklık yayımlanan ışığın dalgaboyunu belirlediğinden, dalgaboyunu hafifçe değiştirmek için bu uzaklık değiştirilebilir (sıcaklık veya manyetik alan değişikliğiyle).
     Gene aynaların varlığıdır ki, lazer demetine olağanüstü paralelliğini kazandım: demeti oluşturan ışık iki ayna arasında birçok defe gidip gelmiştir ve eğer bunların doğrultuları tam anlamıyla dik olmasaydı, ışık boşluğun kenarlarından çıkmış olurdu. Klasik bir ışık kaynağıyla ancak, odaklaştırıcı elemanları olan veya olmayan diyaframlar yardımıyla paralel bir ışık demeti oluşturulabilir: bu arada kırınım, elde edilen demeti genişletir. Aynı kırınım lazer demetini de genişletir, ama lazer demeti « doğuştan paraleldir » ve deliğin

Devamını oku...

IŞIK

ışık

     İlk dünya betimlemeleri ışıktan, geceleri topraktan çıkan karanlıkların koyu sisine karşılık bir çeşit açık sis diye söz edilir. Tekvin'de Yaradan, bu iki sisi, Güneş’i yaratmadan önce ikiye ayırmıştı... Daha sonra Yunanlılar, Dünya’mn yapısı hakkında kendilerini sorgulamışlar ve Parmenides (MÖ 450) Ay’ın parlak yüzünün hep Güneş’e dönük olduğunu fark etmişti. Buradan, ışığın Güneş’ten geldiği, yani yer değiştirebildiği sonucunu çıkarmıştı. Karanlıklarsa sadece ışığın yokluğuydu.
     Işık hangi hızla yer değiştirir? Galilei 1630 yılında bir ölçüm yapmayı denedi, ama ilk sonuç ancak 50 yıl sonra astronom Olaus Römer tarafından alındı. Ancak sorun çözümlenmedi ve 1900 yılına doğru, Einstein'm görelilik (izafiyet) kuramım doğuracak olan tartışmamn merkezi, gene ışık hızı oldu. Işık nasıl hareket eder? Karşısına bir engel çıkmadığı takdirde doğrusal çizgi halinde. Aksi

Devamını oku...

MİKROSKOP

mikroskop

     On defadan daha az büyüten yaygın büyüteçten, atomları« görmeyi» sağlayan, alan etkili « mikroskop »a kadar mikroskopik tekniklerin yelpazesi oldukça geniştir. Bu yüzyılın ortalarına kadar « mikroskop » bir borunun iki ucuna takılmış bir objektifle göz merceğinden oluşan optik mikroskoptu. XVI. yy sonunda Hollanda’da imal edilen bu tipten ilk aygıtlar, merceklerdeki kusurlar nedeniyle hemen hemen kullanılamaz durumdaydı. Yüz yıl sonra bile, Hollandalı natüralist Van Leeuwenhoek basit bir büyüteçle protozoaları ve bakterileri bulmuş ve spermatozoitleri incelemişti. Mükemmel bir optikçi olan Van Leeuwenhoek 200 kez büyüten minik mercekler yontmayı başarmıştı.
     1830’a doğru, Ingiliz gözlükçü J. J. Lister akromatik (renksemez) bir mikroskop gerçekleştirdi ve alyuvarların biçimini belirledi. Aynı dönemde Cagniard de Latour mayaların çoğalmasını inceliyordu. 1880’e doğru bu uzun arayış sona erdi. E. Abbe ve C. Zeiss kırınım nedeniyle daha ileri gitmenin mümkün olmadığmı gösterdiler. Işığın doğası 0,2 mikrometreden daha küçük ayrıntıların ayırt edilmesine izin vermiyordu, ilerleme sağlayabilmek için daha kısa dalgaları, mesela X ışınlarım kullanmak gerekecekti, ancak bunları odaklamaya imkân yoktu.
     1924'te, elektrona bağlı olan dalga boyunun, X ışınlarıyla aym dalga boyunda olduğu ortaya çıkıncaya kadar durum ümitsiz görünüyordu. 1931 ’de 400 kere büyütebilen ilk elektron mikroskopu ortaya çıktı. Ama on yıldan kısa bir sürede bundan beş bin defa .

Devamını oku...

ÖLÇÜ BİRİMLERİ

tartı

     Bütün pozitif bilimler gibi fizik de kuramla deneyin karşılaştırılmasına dayanarak sonuçlara varır, deneydeyse, ölçümlere başvurulur. Yapılan bütün ölçümlerin de hassas ve evrensel olarak bilinen ölçü ayarları (etalon) yardımıyla gerçekleştirilmelidir. Böylesine ölçü ayarlarına dayanan uluslararası birimler sistemini kurmak, korumak ve mümkünse geliştirmek, özellikle metrolojinin (ölçübilim) konusudur.
     Aydınlanma çağının eşidikçi düşüncesinin vârisleri olan devrimci dönem bilim adamları, bu yeni doğan disipline evrensel metrik sistem denen ilk sistemi getirdiler. Bu sayede dünyamn her tarafında geçerli ortak ve tek bir ölçü olacaktı. Ama XX. yüzyıl boyunca fizik alanında meydana gelen teknolojik ve kuramsal ilerlemeler, atom enerji düzeyleri arasındaki geçişlere dayanan çok daha hassas

Devamını oku...

SPEKTROSKOPİ

spektroskopi

     Bir prizmanın ışığı dağıttığını hiç kuşkusuz ilkin Kep­ler gözlemledi, daha sonra da Descartes inceledi. Ama bunun ilk gerçek yorumunu, 1665 yılına doğru Newton yaptı. Güneş’in beyaz ışığı her renkten ışığın bir karışımından oluşur; prizma bunları farklı şekillerde saptırarak, bir tayf halinde sıralanmalarına imkân verir. XVIII. yüzyılda başka ışıklar da incelenmeye başladı. Güneş gibi bazı kaynaklar, yavaş yavaş kırmızıdan mora doğru sürekli bir tayf verirken, diğerleri ayrı ayrı, yalnız birkaç ışıklı tayf çizgisi veriyordu. 1800 ile 1810 yılları arasında, T. Young ve A. Fresnel ışığın dalga yapışım ortaya koydular ve girişim deneylerinden yola çıkarak, çeşitli renklere denk düşen dalga boylarım (mor için 0,4 mikrometreden ve kırmızı için 0,8 mikrometreye kadar) belirlediler. 1814’te Bavyeralı

Devamını oku...

TERMODİNAMİK

tartı

     Fiziğin çeşitli alanları arasında termodinamik, hiç kuşku­suz, uygulama alam en geniş olanıdır. Bir sistemle çevresi arasındaki enerji alışverişiyle ilgilenen termodinamik; mekaniğin olduğu kadar elektriğin, bi­yolojinin ve kozmolojinin de ilgi alanı­na girer. Bu özel statüsünü de bütün pa­rametrelerini bilmesine gerek duyma­dan bir olayı tamamlayabilme özelliğin­den alır. Böylesine evrensel bir bilim dalının buhar makinesinin incelenmesinden doğmuş olması, başlangıçta insana ga­rip gelebilir. Bununla birlikte, XIX. yy'ın başında sanayi devrimini başla­tan bu makinelerin çalışmasıyla ilgilen­diği içindir ki, genç Fransız mühendisi Nicolas Léonard Sadi Carnot, termodi­namiğin temel ilkelerini belirlemeyi ba­şardı. Carnot’nun 1824 yılında kendi bastırdığı Réflexions sur la Puissance Mot­rice du Feu et sur les Machines Propres à Développer Cette Puissance (« Ateşin De- vindirici Gücü ve Bu Gücü Açığa Çıka­ran Makineler Üzerine Düşünceler ») adlı kitapçık yıllarca unutuldu, ancak 30 yıl sonra unutulduğu yerden, İngiliz sir William Thomson (diğer adıyla lord Kelvin) ve Alman Rudolf Clausius tarafından çıkarıldı; ikisi de bu eserin ileri görüşlü yapışım fark etmişlerdi.

Devamını oku...

.