Maddenin Hali ve Süperakışkanlık
Normalde, madde dört temel haliyle tanınır: katı, sıvı, gaz ve plazma. Ancak, olağanüstü koşullar altında, bu hallerin ötesinde farklı madde formları da ortaya çıkabilmektedir. Örneğin, mutlak sıfır (-273,15 derece) gibi aşırı sıcaklıklarda, sıvı ve gaz halindeki maddelerin viskozitesi, yani akmaya karşı gösterdiği direnç belirgin bir şekilde azalır. Örneğin, pekmez, suya kıyasla daha yüksek bir viskoziteye sahiptir. Öte yandan, süperakışkan maddeler sıfır viskoziteye sahip oldukları için, engel tanımadan, durmaksızın akmaya devam edebilirler.
İki Boyutlu Süper Madde Üretimi
Bilim insanları, iki boyutlu ilk süper maddeyi üretmeyi başardılar. Independent Türkçe’nin haberine göre, fizikçiler en az 50 yıldır kuantum mekaniği sayesinde hem katı hem de süperakışkan özellikler gösteren bir madde formunun var olabileceği düşüncesindeydiler. Avusturya’daki Innsbruck Üniversitesi’nden bir ekip, 2021 yılında, uzun süreli varlığını sürdüren iki boyutlu bir süper katı maddeyi üretmeyi başardı. Süper katılara “katı” özelliğini veren kristal yapı daha önce gözlemlenmişti, ancak süperakışkanlığın belirti ve işaretleri arasında yer alan kuantize girdapların doğrudan kanıtı daha önce elde edilememişti.
Innsbruck Üniversitesi ekibi, bu bulguları önde gelen hakemli dergi Nature‘da 6 Kasım’da yayınladı. Yapılan araştırma, süper katı halin ikili doğasına dair güçlü bir kanıt sunmaktadır. Araştırmacılar, manyetik bir alan oluşturarak iki boyutlu süper katıyı karıştırma işlemi gerçekleştirdiklerinde, aranan girdapların ortaya çıktığını gözlemlediler.
Girdapların Anlamı
Çalışmaya liderlik eden fizikçi Francesca Ferlaino, girdapları anlamak için bir fincan kahve örneğini veriyor. Kahvenin normal sıvı halindeki girdap, kaşıkla karıştırıldığında ortada oluşur ve hızın en yüksek olduğu yer ortasıdır. Ferlaino, süperakışkan bir maddenin yavaşça karıştırıldığında hareket etmeyeceğini vurguluyor: “Ancak kaşığı daha hızlı döndürdüğünüzde, merkezde büyük bir girdap oluşturmak yerine, dikkat çekici bir durum ortaya çıkar: Bir dizi küçük girdap, yani kuantize girdaplar oluşmaya başlar.”
Ferlaino, bu küçük girdapların her birinin belirli bir hızda dönen minik delikler gibi olduğunu ifade ediyor. “Süperakışkanın yüzeyi boyunca güzel, düzenli desenler halini alıyorlar, adeta mükemmel bir şekilde organize olmuş Gravyer peynirindeki delikler gibi” diyor. Araştırmacılar, bu çığır açıcı adımın, ekstrem ortamlarda oluşan koşulların laboratuvar ortamında yaratılmasına olanak sağlayacağını belirtiyor. Ferlaino, “Bu çalışma, süperakışkanların benzersiz davranışlarını ve kuantum madde alanındaki potansiyel uygulamalarını anlama yolunda önemli bir adım” ifadelerini kullanıyor.
Nötron Yıldızları ve Süperiletkenlik
Bilim insanları, bu keşif sayesinde, yaşam döngüsünün sonuna gelen yıldızların süpernova patlaması sonrası oluşan nötron yıldızlarını da daha iyi anlayabileceklerini düşünüyorlar. Makalenin yazarlarından Thomas Bland, “Nötron yıldızlarının dönme hızındaki değişimin, yıldızların içinde hapsolmuş süperakışkan girdaplardan kaynaklandığı tahmin ediliyor” diyerek ekliyor: “Süperakışkan girdapların, elektriği kayba uğramadan iletebilen süperiletkenlerde de var olduğu düşünülüyor.”
