Physics World 2017 Yılın Buluşu Ödülü, nötron yıldızı birleşmesinin ilk çoklu-dalga gözleminin oldu
Physics World 2017 Yılın Buluşu Ödülü, yerçekimi dalgaları içeren ilk çoklu-dalga gözlemini yaparak astronomide çığır açan uluslararası astronomlardan ve astrofizikçilerden oluşan bir ekibin oldu. Topolojik fizikten eski Mısır bilimine uzanan dokuz farklı alanda yürütülen diğer çalışmalar da büyük övgülere layık görüldü.
17 Ağustos 2017’de LIGO–Virgo yerçekimi dalga detektörleri, Fermi Gama-ışını Uzay Telekobu ve INTEGRAL gama-ışını uzay teleskobu neredeyse eş zamanlı sinyaller yakaladı. Bunlar, GW 170817 olarak adlandırılan bir nesneden; nötron yıldızı birleştiricisinden geliyordu. LIGO-Virgo bilim insanlarının bir nötron yıldızı birleşmesine ilk kez şahit oluyorlardı ancak beş saat içinde gökyüzündeki kaynağın konumunu tespit etmişlerdi. Sonraki saatlerde ve günlerde 70’ten fazla teleskop GW 170817’ye çevrilmişti ve elektromanyetik yelpazede gama-ışını, röntgen ışını, göz, kızılötesi ve radyo sinyalleriyle zengin bir gözlem başlamıştı. Astrofizikçiler ayrıca nötrinoları da araştırdılar ama göremediler.
Bu eşgüdümlü gözlemler, nötron yıldızlarının “kilonova” içinde çarpışması durumunda ne olduğuyla ilgili geniş bilgi sağladı. Gözlemler, altın gibi ağır elementlerin evrende nasıl oluştuğu hakkında önemli ipuçları verdi. Nötron yıldızı birleşmelerinden görülebilen ışığı ve yerçekimi dalgalarını birlikte ölçme yeteneği, evrenin büyüme oranını ölçmenin yeni ve bağımsız bir yolunu da verdi. Ayrıca gözlemler, yüksek enerjili kısa gama-ışını patlamalarının kökeni hakkında uzun süreden beri yürütülen tartışmaları da çözmüş oldu.
Çoklu-dalgalar: Bir nötron yıldızı birleşmesinin yerçekimi (solda) ve madde üzerindeki etkileri
İşte işbirliği
Bu yılın ödülü, dünya ölçeğinde yaklaşık 50 işbirliğinde birlikte çalışan binlerce bilim insanına verildi. Her ne kadar kimi ödüller, özellikle de Nobel ödülü gruplara değil kişilere veriliyorsa da biz Physics World olarak bilimi ortak bir çaba olarak görüyoruz. Dahası, GW 170817 çoklu-dalga gözleminin bilimin doğasına tam uyan bir işbirliği ve evren hakkındaki bilgimizi, dünyanın dört bir yanından bilim insanlarının aynı bilimsel amaç çevresinde toplanmasının nasıl artırılabileceğinin parlak bir örneği olduğuna inanıyoruz.
Çoklu-dalga gözleminin bütünsel bir açıklaması ve bilim insanlarının tam listesi ve yapılan ortak çalışmalar The Astrophysical Journal Letters‘ta bulunabilir.
Sanal yayın olan "Yerçekimi dalgalarıyla kozmosu keşfetmek", ödül alan gözlemlerde görev alan çok sayıda bilim insanıyla yapılan mülakatlara yer veriyor.
Bu son keşiflerin önemini daha derinden kavramak için, ücretsiz erişime sahip olan Multimessenger Astronomy adlı e-kitaba bakılabilir.
Physics World 2017’nin 10 çığır açan buluşu, 2017 yılında physicworld.com‘a bildirilen araştırmalar arasından ödüllendirildi. Okurlarımız arasında yaptığımız bir bilinirlik araştırmasıyla kısalan liste arasından Physics World editörleri söz konusu 10 buluşu seçti. Değerlendirmede kullanılan ölçütler arasında şunlar yer alır:
- Araştırmanın temel önemi;
- Bilgi birikiminde önemli bir ilerleme sağlaması;
- Kuram ve deney arasındaki bağlantının gücü;
- Bütün fizikçileri genel olarak ilgilendirmesi.
Çığır açan diğer dokuz çalışma da aşağıda yer almaktadır:
Fizikçiler ilk “topolojik” lazeri yarattı
Çığır açan diğer bir çalışma da Boubacar Kanté ve San Diego Kaliforniya Üniversitesi’nden meslektaşlarının ilk “topolojik lazer” çalışması oldu. Cihaz, ışığın, daha çok topolojik yalıtıcı yüzeyindeki elektronların hareketine benzer biçimde saçılmaksızın, herhangi bir biçimdeki oyukların çevresinden dolanmasını içeriyor. Lazer, uzaktan iletişim dalga boylarında çalışıyor ve daha iyi fotonik devreler sağlayabiliyor ya da kuantum bilgisinin saçılmasını dahi önleyebiliyor.
Bütün seçenekleri keşfetme: Yeni topolojik lazer, lazer kavitesinin her türlü biçimini alabilir.
Yıldırımın ürettiği radyoaktif izotoplar
Kyoto Üniversitesi’nden Teruaki Enoto ve meslektaşlarının çalışması da yıldırımın oluşması durumunun atmosferde radyoaktif izotopların sentezlenmesine yol açtığı hakkında ilk ayrıntılı ve ikna edici kanıtı sağlaması nedeniyle, çığır açan on çalışma arasında yer alıyor. Fizikçiler zaten şimşek çakması durumunda gama ışınlarının ve nötronların ortaya çıktığını biliyordu ve havada bu radyasyon ve nitrojen çekirdekleri arasındaki etkileşimin radyoaktif çekirdekler yaratabileceğinden kuşkulanıyorlardı. Enoto ve arkadaşları bunu, şimşek çakmasından yaklaşık 1 dakika sonra zirveye çıkan nükleer parçalanmanın gama-ışını gösterge işaretini ölçerek doğruladılar. Kendilerinin de belirttiği üzere bu, nitrojen-13 gibi radyoaktif çekirdeklerin oluşumuna kanıt oluşturuyor.
Süper-çözünürlükteki mikroskop Nobel ödüllü teknolojileri bir araya getiriyor
Max Planck Enstitüsü Biyofiziksel Kimya Bölümünden, Uppsala Üniversitesi ve Buenos Aires Üniversitesinden Francisco Balzarotti, Yvan Eilers, Klaus Gwosch, Stefan Hell ve arkadaşları canlı hücrelerdeki biyolojik molekülleri gerçek zamanlı izleyebilen süper-çözünürlükteki yeni bir tip mikroskop geliştirdiler. Yeni teknik, azami bilgilendirici ışıma uyarım sonrası (MINFLUX) olarak anılıyor ve Nobel ödülü kazanmış, birisi Hell tarafından geliştirilmiş iki tekniği bir araya getiriyor. MINFLUX, daha öncekilere kıyasla nanometre-ölçeğinde çözünürlüğü daha çabuk ve daha az foton açığa çıkartarak elde ediyor.
Stefan Hell (solda) ve meslektaşları
Laboratuvar ortamında parçacıksız kuantum iletişimi başarıldı
Bristol Üniversitesi’nden Hatim Salih ve meslektaşlarıyla Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Jian-Wei Pan ve meslektaşları herhangi bir parçacık değişimi olmaksızın kuantum fiziği kullanarak bilgi aktarımını kuramsallaştırdılar ve deneysel olarak gerçekleştirdiler. Dört yıl önce Salih ve arkadaşları, herhangi bir fiziksel parçacığın aktarımını gerektirmeyen yeni bir kuantum iletişim şeması önerdiler. Kimi fizikçilerin kuşkuyla yaklaşmasına karşın bu yıl Pan önderliğinde bir takım, laboratuvar ortamında bu sistemi yarattı ve bunu süreç içinde neredeyse hiç foton göndermeden basit bir görüntüyü aktarmada kullandı. “Karşıolgusal görüntüleme” adındaki tekniğin, doğrudan ışığa maruz kalmaması gereken eski ve hassas sanat eserlerinin görüntülenmesinde kullanışlı olabileceği kanıtlanmıştır.
Ultra-yüksek-enerjili kozmik ışınların galaksi dışındaki kökenleri
Pierre Auger Gözlemevi Samanyolu Galaksisi dışından gelen ultra-yüksek-enerjili kozmik ışınları göstermede işbirliği sağladı. On yıllar boyunca astrofizikçiler 1 EeV (1018 eV)’den daha büyük olan enerjiye sahip kozmik ışınların kaynaklarının, bu parçacıkların geliş yönlerinden planlanabileceğine inandılar. Bu, Samanyolu Galaksisinin manyetik alanlarında kırıldıktan sonra her yönden gelir gibi gözüken düşük enerjili kozmik ışınlara benzemiyor. Pierre Auger’in Arjantin’deki 1600 Cherenkov parçacık belirleyicileri, ultra-yüksek-enerjili kozmik ışınların ulaşma oranının gökyüzünün bir yarısında daha büyük olduğunu açığa çıkardı. Dahası, çoğunun Samanyolunun merkezinden değil, kozmik ışınların galaksi dışından kaynaklandığı sanılıyor.
Göğü izlemek: Arjantin’de bir Cherenkov dedektörü
Laboratuvar ortamında yapılan “zaman kristali'
Maryland Üniversitesi’nden Christopher Monroe ve meslektaşları ile Harvard Üniversitesi’nden Mikhail Lukin ve meslektaşları bağımsız “zaman krsitallerini” yaratarak çığır açan gelişmelere bir yenisini eklediler. Dönüştürülebilir simetriyi doğaçlama kıran geleneksel kristaller gibi zaman kristalleri belirli zaman simetrisini doğaçlama olarak kırabiliyor. Zaman kristalleri ilk kez beş yıl önce öngörülmüştü. Şimdi de zaman kristallerinin özelliklerini yansıtan iki tur-temelli sistemler yaratılmıştır. Lukin elmas kusurlarının dönüşünü kullanırken Monroe’nun turları tutulmuş iyonlardır.
Metamalzeme güç girişi olmaksızın soğutmayı artırdı
Colorado Boulder Üniversitesi’nden Ronggui Yang ve Xiaobo Yin ile meslektaşları herhangi bir güç kaynağına gerek duymaksızın soğutan yeni bir metamateryal filmi yarattılar. Cam minikürecikler, polimer ve gümüşten elde edilen malzeme, kapladığı nesnenin ısısını dağıtmak için edilgen ışınım soğutmayı kullanıyor. Enerjiyi kızılötesi ışın olarak yayıyor, böylece atmosfer içinde ve en sonunda uzayda seyahat ediyor. Malzeme aynı zamanda güneş ışığını yansıttığı için gece ve gündüz çalışabiliyor. Ama belki de en önemlisi, bu malzemenin endüstriyel üretimi ucuza mal edilebiliyor.
Soğutma ruloları: Rulodan ruloya cam-polimer metamalzeme 7 gün 24 saat soğutma sağlıyor
Uzun süreli üç-foton girişim ölçümü
Waterloo Üniversitesi’nden Sascha Agne ve Thomas Jennewein ile meslektaşları ve Oxford Üniversitesi’nden Stefanie Barz, Steve Kolthammer ve Ian Walmsley ile meslektaşları üç foton içeren kuantum ölçümü gerçekleştirdiler. Bu etkiyi görmek bir hayli güç çünkü aynı anda aynı yere ayırt edilemez olan fotonları bırakmayı ve tek foton ve iki-foton girişim etkilerinin ölçümden atılmasını gerektiriyor. Üç-foton girişimi kuantum mekaniğinin temelini derinlemesine kavramayı sağlamasının yanı sıra, kuantum şifrelemesinde ve kuantum benzetimlerinde kullanılabilir.
Müonlar Mısır piramidindeki gizli boşluğu açıklığa kavuşturdu
ScanPyramids, Mısır’daki Keops Piramidi içinde yer alan ve bugüne kadar gizemi çözülemeyen büyük boşluk hakkında kanıt bulmak için kozmik-ışın müonların kullanımında işbirliği yaptı. Piramit içine ve çevresine farklı türde müon detektörleri yerleştiren takım, büyük yapıdan geçerken müon yağmurunun nasıl azaldığını ölçtüler. Bilgisayar algoritması veriyi çözümledi ve piramit derininde çok büyük ve beklenmedik bir boşluğun varlığını açığa çıkardı.
Keops Piramidi sanal gerçeklik kullanılarak keşfedildi.
Çeviri: Kurtuluş Özgür YILDIZ
Kaynak: physicsworld.com