Maddenin Hali ve Süper Akışkanlık
Normalde maddenin dört temel hali vardır: katı, sıvı, gaz ve plazma. Ancak, çok daha ekstrem koşullar altında farklı madde formları da ortaya çıkabilmektedir. Örneğin, mutlak sıfır (-273,15 derece) gibi düşük sıcaklıklarda, sıvı ve gaz halindeki maddelerin viskozitesi, yani akmaya karşı gösterdikleri direnç önemli ölçüde azalır. Örnek vermek gerekirse, pekmezin viskozitesi sudan daha fazladır. Süper akışkan maddeler ise sıfır viskoziteye sahip oldukları için, hiçbir engel olmaksızın akmaya devam edebilirler.
BİLİM İNSANLARI İKİ BOYUTLU İLK SÜPER MADDEYİ ÜRETTİ
Independent Türkçe’nin haberine göre, fizikçiler son 50 yıl boyunca kuantum mekaniği sayesinde hem katı hem de süper akışkan özellikler gösteren bir madde formunun var olabileceğini düşünmekteydiler. Avusturya’daki Innsbruck Üniversitesi’nden bir ekip, 2021 yılında uzun süre varlığını sürdüren iki boyutlu ilk süper katı maddeyi üretmeyi başardı. Süper katılara “katı” özelliğini veren kristal yapı önceden gözlemlenmişti, ancak süper akışkanlığın işaretleri arasında yer alan kuantize girdapların doğrudan kanıtı henüz elde edilememişti.
Innsbruck Üniversitesi ekibi, prestijli dergi Nature‘da 6 Kasım’da yayınladıkları çalışmalarında bunu başarmışlardır. Bu bulgular, süper katı halin ikili doğasına dair güçlü bir kanıt sunmaktadır. Araştırmacılar, manyetik alan yaratarak iki boyutlu süper katıyı karıştırdıklarında aradıkları girdapların ortaya çıktığını gözlemlediler. Çalışmaya liderlik eden fizikçi Francesca Ferlaino, bu girdapları anlamak için bir fincan kahve örneği vermektedir: “Kahvenizi kaşıkla karıştırdığınızda, ortada bir girdap oluşur. Normal sıvı halindeki kahvede, girdabın hızı ortada daha yüksektir.”
Ferlaino, süper akışkan bir maddenin yavaşça karıştırılması durumunda hareket etmeyeceğini belirterek ekliyor:
“Fakat kaşığı daha hızlı döndürdüğünüzde, merkezde büyük bir girdap oluşturmak yerine çarpıcı bir olay gerçekleşir: Bir dizi küçük girdap, yani kuantize girdaplar ortaya çıkar.” Fizikçi, bu küçük girdapların belirli bir hızda dönen delikler gibi olduğunu ifade ediyor. Bu girdaplar, süper akışkanın yüzeyi boyunca güzel ve düzenli desenler oluşturuyor; adeta mükemmel bir şekilde organize olmuş Gravyer peynirindeki delikler gibi.
Araştırmacılar, bu çığır açıcı adımın ekstrem ortamlarda meydana gelen koşulların laboratuvar ortamında yaratılmasına olanak sağlayacağını vurgulamaktadır. Ferlaino, “Bu çalışma, süper akışkanların benzersiz davranışlarını ve kuantum madde alanındaki potansiyel uygulamalarını anlama yolunda önemli bir adım” ifadelerini kullanıyor. Ayrıca, bilim insanları bu bulgular sayesinde, yaşam döngüsünün sonuna gelen yıldızların geçirdiği süpernova patlaması sonrası oluşan nötron yıldızlarını daha iyi anlayabileceklerini öne sürüyorlar.
Makalenin yazarlarından Thomas Bland, “Nötron yıldızlarının dönme hızındaki değişimin, yıldızların içinde hapsolmuş süper akışkan girdaplardan kaynaklandığı tahmin ediliyor” diyerek bunun önemine dikkat çekiyor. Ayrıca, süper akışkan girdapların, elektriği kayba uğramadan iletebilen süperiletkenlerde de var olduğuna inanılmaktadır.
