Anlamlandırılamayan olay: Çift Yarık Deneyi

Einstein dahil birçok fizikçinin anlamlandıramadığı olay: Çift Yarık Deneyi

Kuantum dünyasının açıklanamayan sırları ve daha fazlası...

Max Planck'in, ışığın dalgalar halinde değil paketler halinde yayıldığını söylemesinden sonra Kuantum dünyasının kapıları aralanmış ve bu uçsuz bucaksız dünyayı keşfetmek için tüm bilim dünyası seferber olmuştu. 

Kuantum dünyasındaki bilinmezlikler

Biz de bu dünyayı bildiğimiz kadarıyla anlatmaya başlamadan önce birkaç durumu açıklığa kavuşturalım. Gözlemlenebilir evrene baktığımızda çevremizdeki varlıkların, maddelerin sürekli olarak onlara bakmasakta çevremizde bir yerlerde olduğunu biliriz. Örneğin, sınıfta otururken o tarafa bakmasanız dahi köşede bir çöp kovası olduğunu bilirsiniz. Veya evde otururken bakmasanız dahi kapılar olduğunu bilirsiniz. Yani makro evrende maddelerin yerini bilmek için sürekli gözlememiz gerekmez fakat Kuantum dünyasında öyle değil. Atom altı parçacıkların dünyasında, bakmadığınız zaman o parçacıkların, elektronların, fotonların orada olduklarını bilmemiz mümkün değil yani onları gözlemlemediğiniz anlarda orada olup olmadıklarını bilemeyiz. 

Olaya Einstein'ın benzetmesiyle bakarsak, Kuantum dünyasına göre kafamızı kaldırıp Ay'a bakmadığımız sürece Ay'ın orada olduğunu bilmemiz mümkün değil. Einstein bu konu hakkında tam olarak şu soruyu sormuştur: "Yani ben bakmadığımda Ay'ın orada olmadığını mı söylemeye çalışıyorsunuz?" Evet. Tam olarak bunu demeye çalışıyoruz. 

Parçacık-Dalga İkilemi ve Çift Yarık Deneyi

Öncelikle size şu soruyu sormak ve biraz da düşünmenizi istiyorum. "Elektronlar ve fotonlar birer parçacık mıdır yoksa dalga mıdır?" 

Kuantum dünyasının başrollerinden olan elektronlar ve fotonlarla ilgili bu soru kafaları fazlasıyla karıştırmıştır. Elektron bir parçacık değildi ama dalga da değildi. Peki bu elektronlar tam olarak neydi, nasıl hareket ediyorlardı? 

Gelin bunu meşhur bir deneyle cevaplayalım.

Çift Yarık Deneyi (Young Deneyi)

Hadi daha iyi anlamak için önce biraz benzetme yapalım.

Öncelikle üzerinde tek yarık bulunan bir tahta, arkasında da topların yapışabileceği bir duvar düşünün. 

Bu tahtaya arkadaki duvara yapışabilen toplar gönderelim sürekli olarak. Belirli bir süre sonra toplar arkadaki duvarda düz bir çizgi halinde bir şekil çıkarırlar tıpkı yarığın şekli gibi. 

Aynı şekilde yarık sayısını ikiye çıkarırsak iki tane çizgi oluşur. 

Peki aynı yarıklardan su dalgalarını geçirirsek ne olur? 

Tek bir yarıktan geçerken beklediğimiz gibi yine tek bir çizgi oluşturur dalgalar.

Çift yarıktan geçerken ise dalgalar, birbirleriyle girişim oluşturarak çoklu çizgiler oluşturur. Aslında bu da beklediğimiz, şaşırmamamız gereken bir olaydır.

Asıl şaşıracağımız noktaya geliyoruz. Bu deneyi fotonlarla denersek ne olur? Parçacık gibi mi hareket eder, dalga gibi mi? 

Düşündüğümüzde, evet, fotonları parçacık olarak biliyoruz. Peki, orada duralım ve deneye devam edelim. 

Fotonları tek yarıktan yolladığımızda beklediğimiz gibi tek bir çizgi oluşturuyor. Burada da akıllara fotonların tanecik olduğunun ispatlandığı geliyor. Ama hayır. 

Fotonlar çift yarıktan yollandığında parçacıkların aksine dalga gibi hareket edip çoklu çizgi deseni oluşturuyordu. İlk başta fotonların çok olduğunu bu yüzden ışık dalgası gibi hareket ettiğini düşünüp fotonları tek tek yolluyorlar. Sonuç aynı.

Bu sefer ışığı bir kenara bırakıp elektronlarla deniyorlar. Elektronlarda aynı şekilde tek yarıktan tek çizgi oluşturuyor. 

Çift yarığa geçtiğinde ise onlar da dalga gibi harekete edip çoklu çizgiler oluşturuyorlar. Sıkı durun, bitmedi. İşler daha da akılalmaz bir hal almaya başlıyor. 

Bu olayı açıklayabilmek için bu sefer de bir sensör koyuyorlar. İşte tam da bu noktada işler gerçekten çığırından çıkıyor. 

Sensör varken deney tekrarlandığında elektronlar, parçacıkmış gibi iki çizgi oluşturuyor. Sensörü kaldırıyorlar, tekrar deniyorlar. Bu seferse çoklu çizgiler... 

Sanki izlendiği biliyorlar, bir şekilde anlıyorlar izlendiklerini. Onlara baktığımızda olması gerektiği gibi, parçacık gibi hareket ederken; bakmadığımızda ise inanılmaz olaylara imza atıyor, dalga gibi davranıyor. 

Gözlem anında normal davranmasına "dalga fonksiyonunun çökmesi" denilmiştir. Bu da kuantum evrenindeki olasılıkların bire düşmesi demektir. Nasıl mı? Şöyle ki bu olasılıklar dünyasında gözlem yapmadığımız sürece olasılıklardan öteye gidemeyiz, bir kesinlik bulamayız. Ne zaman ki bir sensör koyup bi gözlem yaparız işte o zaman olasılıklardan çıkar ve gerçeği görürüz. Bir nevi gözlem yapılmadığı anlarda gerçeklik yoktur kuantum dünyasında. 

Tekrardan burada bir duralım. Hikaye tüm hızıyla devam edecek sonraki yazılarda. 

Einstein'ın da deyimiyle bu "Korkunç" dünyayı tanımaya, keşfetmeye devam edeceğiz. Daha Heisenberg'den, Schrödinger'in kedisinden, kuantum alan ve kuantum kütleçekim teorilerinden en önemlisi kuantum dolanıklığından bahsetmedik bile. Hepsiyle ilgili yazacağız, çizeceğiz, anlamaya çalışacağız. 

Takipte kalıp bize destek olun!