Maddenin Beşinci Hali: Bose-Einstein Yoğuşması

Maddenin Beşinci Hali: Bose-Einstein Yoğuşması

Çoğumuz maddenin üç halini biliriz! Katı, sıvı ve gaz! Hatta çoğunlukla ilk okulda bize bunu öğretirler. Daha sonraki yıllarda bu üç hale dördüncüsü eklenir, öğretilir! O da maddenin plazma halidir! Bunlar zaten herkes tarafından bilinen maddenin dört halidir…

20. yüzyıl başlarında maddenin aslında beşinci bir halinin olabileceği belirlendi. 1924 yılında ortaya atılan, ancak; 1995 yılına kadar kanıtlanamayan maddenin bu beşinci haline Bose-Einstein yoğuşması denir. Peki nedir bu Bose-Eisnstein yoğuşması?…

Yazının asıl konusu olan Bose-Einstein yoğuşmasına geçmeden önce şu maddenin dört hali nedir? Bir bakalım…

Hepimizin de bildiği gibi madde; katı, sıvı, gaz ve plazma halde bulunabilir. Maddenin katı hali; atomların düşük enerjiden dolayı birbirlerine yakın ve düzenli bir şekilde durmalarından ibarettir! Bu düzeni bozan enerjidir! Bir maddeye sürekli olarak enerji vermeye başlarsanız, madde bu düzenini kaybetmeye ve katıdan sıvıya dönüşmeye başlar. Ancak madde sıvı haldeyken kısmen de olsa bir düzen vardır. Düzen düzensizliğe doğru gitse de atomlar arasında halen bir bağ bulunur! Ancak enerji miktarını sürekli olarak vermeye devam ederseniz düzen yerini düzensizliğe ve atomlar arasındaki bağ da tamamen kopmaya başlar. Bu da maddenin gaz halidir! Ancak gaz halindeki bu maddeye verilen enerji miktarını çokça arttırırsanız  atomlar bu seferde parçalanmaya başlar ve tüm elektronlarını neredeyse kaybeder! İşte sadece atomun çekirdeğinden oluşan bu yeni maddeye de maddenin plazma hali denir… Ha bu arada bir de süplinleşme diye bir şey vardır. O da maddenin direk katıdan gaza veya gazdan katıya geçme durumudur. Ancak bunun konumuzla bir alakası yoktur!…

1920’li yıllara kadar maddenin bu dört halini biliyorduk. Ancak; Hindistan’ın yetiştirmiş olduğu en önemli bilim adamlarından Satynedra Nath Bose, maddenin beşinci halini keşfetmek üzereydi…

Bose, Hindistan’ın yetiştirmiş olduğu en önemli bilim adamıdır. Özellikle de kuantum fiziği alanında yapmış olduğu çalışmalarla tanınan bir bilim adamıdır. Hatta meşhur bozon’un isim babası kendisidir. Neyse!… Bose, kuantum alanında en çok da parçacıkların ve ışığın hareketlerini inceleyen istatistikler üzerinde çalışırdı. O dönem yine fotonların ve bazı parçacıkların davranışlarıyla ilgili bir makalesini batıdaki önemli dergilerde yayımlamak istedi. Ancak bu makalesini bir türlü yayımlatamadı. Bose, makalesini yayımlatamayınca o dönemin ve halen bu dönemin en meşhur bilim insanı olan Albert Einstein’e bu makaleyi gönderdi. 1924 yılında makaleyi hazır hale getiren Bose, Einstein’in da desteğiyle ancak 1925 yılında makalesini yayımlatabildi…

Bose, makalesinin bir bölümünde şunları söylemişti; ” Fotonlar ya da bazı parçacıklar mutlak sıfır olan -273 dereceye yakın soğukluklarda, yani enerjinin yokluğu noktasına yaklaşıldığında parçacıklar veya fotonlar tüm düzenlerini kaybederek büyük bir ihtimalle tek bir dalga yaratabilirler!”

Makale yayımlandı, yayımlanmasına ama iş burada bitmemişti. Einstein özelikle de makalenin bu kısmı üzerinde çokça ilgilenmişti. Bunun doğru olabileceğini düşünmüştü. Hatta bir adım daha ileri giderek kütlesi olan atomların da böyle davranabileceğini düşünmüştü! Bu fikrini Bose’ye de açtı!

Bose Ve Einstein

Bu konu üzerinde çalışmaya başlayan Einstein matematik formülleri geliştirdi ve ortaya son derece ilginç bir durum çıktı!

Evrende katı kurallar vardır! Mesela Einstein der ki; “Hiç bir şey ışıktan daha hızlı hareket edemez!” veya “Hiç bir maddenin sıcaklığı -273 derece olamaz!” Çünkü -273 derece mutlak sıfırdır. Enerjinin yokluğudur! Madde dediğimiz şey zaten enerjinin biraz daha yoğunlaşmış halinden başka bir şey de değildir! Bir maddenin sıcaklığı -180 derece olabilir!… -200 derece olabilir! Ancak hiç bir zaman mutlak sıfır olamaz!

Eğer parçacıklar ve fotonlar mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda birleşip tek bir dalga oluşturuyorlarsa o halde madde de tıpkı parçacıklar gibi davrana bilir miydi?  Einstein, bu fikrini Bose’a açtı. Bose’da tıpkı Einstein gibi bunun mümkün olabileceğini düşünüyordu. Böylece Bose ve Einstein bu konu üzerinde çalışmaya başladılar. Hesaplamalar sonucunda Bose ve Einstein haklı çıkmıştı!…

Bir maddenin sıcaklığını mutlak sıfıra yaklaştırdıkça ortaya çok ilginç bir şey çıkar! Madde, bildiğimiz anlamdaki madde olmaktan çıkar! Atomların sıcaklıklarını mutlak sıfıra yaklaştırıldıkça madde tüm özelliğini kaybeder! Artık o maddeyi oluşturan binlerce, trilyonlarca atom olmaz! Onun yerine maddeyi oluşturan tüm atomlar birleşerek tek bir atommuş gibi davranmaya başlar! Ortaya çıkan şey tamamen farklı, yeni bir maddedir!…  İşte biz buna  maddenin beşinci hali  diyoruz!…

1925 yılında bu fikri savunan makale Einstein ve Bose tarafından yayımlandı. Maddenin bu beşinci hali pek çok taraftar bulduğu gibi, böyle bir şeyin imkansız olduğunu düşünen bir takım çevreler de oldu… Einstein ve Bose’nin haklı veya haksız oldukları 1995 yılına kadar kanıtlanamadı! Çünkü; bir maddeyi mutlak sıfıra kadar soğutacak kadar ileri bir teknoloji 1995 yılına kadar olmadı. O yıla kadar bu konu hakkında binlerce deney yapılsa da kanıtlanamadı! hiç bir deney başarıya ulaşamadı!…

1995 yılında Conver Üniversitesi‘ndeki bir grup bilim insanı çok dahiyane bir fikir bulmuşlardı. Lazer ve bir grup mıknatısı kullanarak maddeyi olabilecek en düşük dereceye kadar soğutmayı başardılar! Einstein ve Bose haklıydı!…

Rubion atomlarının kullanıldığı bu deney sonucunda Einstein’ın da dediği gibi sıcaklıkları mutlak sıfıra yakın sıcaklığa erişen Rubion atomları, birleşerek yeni bir atom oluşturmuşlardı! Bu deney farklı üniversitelerde ve farklı farklı bilim insanları tarafından farklı binlerce atom türüyle denendi. Sonuç hep aynıydı!…

Doğada madde beş halde bulunur. Bunlar;  katı, sıvı, gaz, plazma ve Einstein-Bose yoğuşması ‘dır…

Kimler Neler Demiş?

avatar
  Abone Ol!  
Bildir