Bilim insanları atomların dalga benzeri davranışlar sergileyebileceğini göstererek, bu tür deneylerin imkansız olduğu yönündeki uzun süredir devam eden varsayımları çürüttü. Böylece kuantum fiziğinde yeni olasılıkların da önünü açmış oldular.
Yapılan deney, klasik bir kuantum olgusu olan parçacık kırınımının yeniden yaratılması için atomları ve bir atom kalınlığındaki grafen tabakasını kullanıyor. Birkaç on yıl önce, 1927’de fizikçi George Paget Thomson‘ın elektronların bir kristal kafesten geçirildiğinde dalgalar gibi bir kırınım deseni ürettiğini ortaya koymasıyla başlayan hikayenin en yeni bölümü olan bu araştırma, son derece hassas kütle çekim dalgası dedektörleri de dahil olmak üzere devrim niteliğindeki teknolojilerin önünü açabilir.
Thomson, keşfinin ardından Nobel Ödülünü kazandı ve aynı zamanda elektron mikroskobu gibi ilerlemelere de ön ayak oldu. Yaklaşık bir asırdır bilim insanları atomlarla imkansız bir deneyde bu kırınım etkisini tekrarlamaya çalıştılar. Ancak geleneksel yöntemler, nispeten büyük boşluklara sahip özel olarak tasarlanmış kafesler gerektiriyordu ve bu da ortaya çıkan desenlerin hassasiyetini sınırlandırıyordu.
Kısacası, işlem için gerekli olan yüksek enerjili atomların kristale zarar vereceği tahmin edildiği için atomlar için kristal ızgara kullanmak imkansız olarak görülüyordu. Ancak, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki araştırmacılar, imkansız olarak görünen bu işlemi gerçekleştirmeyi başardılar.
Yüksek enerjili helyum ve hidrojen atomlarını, tek bir karbon atomu tabakası olarak tanımlanabilecek bir grafen tabakasına yönelten araştırmacılar, şaşırtıcı bir şekilde, 100 saatlik maruziyetten sonra grafende hiçbir hasar olmadığını ve belirgin bir dairesel kırınım deseni olduğunu gözlemledi. Bu deney, bir kristal kafes aracılığıyla atomik kırınımın ilk başarılı gösterimi oldu.
Görünüşe göre bu deneyin başarısının sırrı, atomların enerji dinamiklerini temel alıyor. Atomlar, grafen atomlarıyla fark edilmeden enerji alışverişinde bulunarak kuantum dalga özelliklerini korudu. Cambridge Üniversitesi’nden Bill Allison bu olguyu açıklamak için verdiği örnekte, bunun kalabalık bir odada sessizce bir kapıyı açıp kapatmak gibi olduğunu söylüyor: “Hangi kapının kullanıldığını kimse bilmiyor ve dalga benzeri davranış korunuyor.”
Bu keşfin çok geniş bir alanda etkileri olabilir. Bu sayede, inanılmaz hassasiyete sahip atomik interferometrelerin geliştirilmesi ve potansiyel olarak mevcut teknolojinin kapasitesinin ötesinde kütle çekim dalgalarını tespit edebilmesi mümkün olabilir. Bilim insanları, atomik kırınımın potansiyel uygulamaları konusunda oldukça iyimserler ve deneyin kuantum araştırmalarında büyük bir sıçrama olduğunu söylüyorlar.
Bu başarı, kuantum mekaniğinde nelerin mümkün olduğunu yeniden tanımlamakla kalmıyor, aynı zamanda bilimin sürekli gelişen doğasını da vurguluyor. Zira bir kez daha, bir zamanlar imkansız görülen bir şey, geleceği şekillendirebilecek bir şekilde gerçeğe dönüştürüldü…
