Basitleştirilmiş Sicim Teorisi
1994'te Profesör Dr. Günter Nimtz ve meslektaşı Horst Aichmann, Hewlett-Packard'da ışıktan daha hızlı bilgi iletmeyi içeren çığır açıcı deneyler gerçekleştirdiler. Kuantum tünelleme adı verilen bir fenomen sayesinde, ışığın 4.7 katı bir hızla çok kısa bir mesafeye bir sinyali başarıyla ilettiler. Bu dikkat çekici sonuç, bilim insanları arasında hararetli tartışmalara yol açtı, ancak yine de tekrarlanabilirliğini sürdürüyor.
IŞIĞDAN DAHA HIZLI MI?
Ne kadar inanılmaz görünse de, 1999 yılında Profesör Dr. Nimtz'in Mozart'ın 40. senfonisinin AM modülasyonlu mikrodalga sinyalini Bose çift prizmasından ışık hızının 4.7 katı hızla ilettiği sırada oradaydım.
Bilimkurgu temalı bir haber sitesinin web yöneticisinin dediği gibi,Geleceğin Müzesi”Sürekli olarak ilgi çekici konular arıyordum. Bir gün, Dr. Nimtz ve süperluminal kuantum tünellemenin gizemli süreçleri hakkında bir makaleye rastladım. Meraklandım, ona ulaştım ve o da nazikçe deneyini göstermeyi kabul etti.
Aşağıda, 9 Eylül 1999'da Nimtz'in deneyi hakkında yazdığım orijinal makaleden bir alıntı yer almaktadır: Işıktan Daha Hızlı Sinyal İletimi:
“Prof. Dr. Nimtz ile ilk kez tanıştığımda bana yeni tünelleme deneyi gösterildi. Sıradan bir insan olarak deneyinin derinlemesine bilimsel yorumuna hemen girişemiyorum ancak bugün gördüklerimi anlamaya ve içgörülerimi ve sorularımı paylaşmaya ve veriler bilindikçe bunları kullanılabilir hale getirmeye çalışacağım.”
"Prof. Nimtz'in yeni deney düzeneğinin dünya çapındaki özel fotoğraflarını ilk kez burada sunuyorum."
Bu deneyde, kuantum tünellemeli sinyal, sıradan laboratuvar uzayında seyahat eden bir sinyale karşı ölçüldü. Bunu göstermek için Dr. Nimtz, tünelleme süresini doğru bir şekilde ölçmek için bir osiloskop ve bir dedektör diyot kullandı.
Mozart, Işık Hızının 4.7 Katı
Gelecekte sorulabilecek muhtemel soruları öngörerek, altı yıl önce Mozart'ın ışık hızından hızlı iletiminin son kalan kaydını içeren kısa bir video hazırlamıştım.
Teknik sorular
Ağustos 2023'te, kuantum tünelleme deneyinin arkasındaki mühendis ve Profesör Nimtz ile çeşitli ilgili makalelerde ortak yazar olan Horst Aichmann ile yazıştım. Sinyal zamanlamasının modülasyonu ve tespiti hakkında bilgi aldım. Aşağıdaki bilgileri verdi:
“Zamanlama ölçümlerimiz sırasında, 13 MHz'lik bir tekrarlama oranı ve yaklaşık 500 pikosaniyelik bir yükselme süresi sağlayan özel filtrelemeyle donatılmış bir darbe modülatörü oluşturdum. AM sinyali, yeterince hızlı bir osiloskopla birleştirilmiş hızlı bir dedektör diyotu sayesinde kolayca tespit edilebilir ve ölçülebilir bir iz sağlar.”
Eğer kuantum tünellemesinden kaynaklanan süperluminal etkilerin varlığını kabul edersek, bu olgunun bir parçacığın çok kısa bir süre için kesinlikle yerelleştirilmiş bir takyonik duruma girmesine izin verdiği sonucuna varabiliriz.
Süperluminal tünelleme, dünya çapındaki laboratuvarlarda yüzlerce kez başarıyla gerçekleştirilerek günlük teknolojide uygulanabilirliğini kanıtlamıştır. Örneğin, akıllı telefonunuzdaki parmak izi okuyucusu kuantum tünellemeyi kullanır. Bunu düşünmeyebilirsiniz, ancak basitçe işe yarıyor!
Parmak İzi Okuyucular ve Kuantum Tünelleme
Kırmızı lazer işaretçisiyle (birkaç yüz terahertz frekansında çalışan) kuantum tünelleme gerçekleştiğinde, yüksek frekans nedeniyle geçici takiyonik alan yalnızca birkaç pikometre uzanır.
Nimtz'in deneyleri sırasında, tesadüfen Helium-8.7 emisyonlarının dalga boyuyla eşleşen 3 GHz'lik bir frekans kullandı. Bu özel frekans, geçici alanının prizmalar arasında birkaç santimetreden daha uzun bir mesafede tespit edilebilmesini sağladı. (Üniversite laboratuvarında bulunan mikrodalga yayıcının bu frekansta çalışması tesadüf değildi.)
İlginçtir ki, kullanılan frekans ne kadar düşük olursa, geçici alanın bariyerden o kadar geniş yayıldığı görülmektedir.
Çoğaltmalar (bu sizin için harika bir konu Bilim Fuarı projesi!)
Son zamanlarda bu çığır açan deney şu şekilde tekrarlandı: Peter Elsen ve Simon Tebeckbulgularını “Gençlik araması2019 yılında Almanya'nın prestijli öğrenci fizik yarışmasında birincilik ödülünü kazandılar. Çalışmaları onlara Rheinland-Pfalz'dan birincilik ödülünün yanı sıra Almanya'ya Heraeus Ödülü'nü kazandırdı.
Referanslar:
Süperluminal Tünel Açma: “Jugend forscht” kazananları.
“Jugend forscht” Kazananları Almanya Şansölyesi ile Buluşuyor
Brane nedir? (Topoloji ve Sicim Teorisi Özetle)
Hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı hareket edemeyeceği kuralının az bilinen bir istisnası vardır: geçici dalgalar. Bu olguyu açıklamak için çeşitli açıklamalar denenmiştir.
Açıklamam basit: bir foton, topoloji, geometri, boyut, bilgi, enerji veya herhangi bir şeyin mümkün olan en küçük birimidir. Topolojik olarak, bir foton uzayda sıfır boyutlu bir noktadır; sıfır (0) boyutlu bir kuantumdur.
Kuantum tünellemenin büyüleyici balesinde, bu foton, bu saf potansiyel bir bariyeri aşar. Bunu yaparken dönüşür; bir nokta bir yerden diğerine geçerken bir çizgiye dönüşür—bir ipe. İplik teorisinin büyük anlatısında yerini bulan şey tam da bu ip, o narin filamenttir. Aniden, sıfır boyutlunun eterik aleminden tek boyutlu bir nesnenin elle tutulur gerçekliğine geçtik.
Teorik fiziğin sözlüğünde, bu tek boyutlu sicime, zaman dokusundan yoksun, sınırlı, tek boyutlu bir uzayda var olan bir "zar" da diyebiliriz.
Brane nedir?
Sicim ve kuantum teorisi alanlarında, 1-zar uzay-zamanı kat eden tek boyutlu "nesneler veya dalgalar"dır; klasik yasalarla değil, kuantum fiziğiTek boyutlu uzayı ele aldığımızda dördüncü boyut olan zamanı göz ardı ederiz.
Bu bağlamda, fotonlar veya sicimler ışık hızından daha hızlı hareket edebilir. Bu yalnızca soyut bir matematiksel fikir değil; gerçekliğimizi yansıtır.
Geçici dalgalar, fotonların dört boyutlu kuantum dışı alana geri dönmesiyle oluşur ve bir bariyeri aşan bir fotonun ışıktan daha hızlı hareketine tanık olmamızı sağlar.
Uzay bu, Jim, ama bildiğimiz gibi değil
Albert Einstein, özel görelilik kuramını, uzay ve zamanı dört boyutlu bir uzay-zaman sürekliliğinde birleştiren matematikçi Hermann Minkowski'nin geometrisinden yararlanarak açıklamıştır.
Einstein, genel görelilik kuramını geliştirirken, kütle ve enerjinin uzay-zamanı nasıl çarpıttığını açıklamak için eğri uzay kavramını da içeren Riemann geometrisini kullandı.
Bu "topoloji"Kavisli uzay modeli", ilk çağlardan beri bizim için bitmek bilmeyen bir hayranlık kaynağı olmuştur.
Bir küre 3 ve 4 boyutta mevcuttur. Sıfır ve bir boyutlu alemlerde küre (ve zaman) mevcut değildir, çünkü bu boyutlar bir "yüzey" veya "hacim"i tanımlamak için gerekli yapıdan yoksundur, "zaman"dan bahsetmiyorum bile.
Kozmosu anlamamızda Riemann küresinin ötesine geçmenin “zamanı” geldi mi?
“Superluminal” 3. bölüm için buraya tıklayın:
Zihnin Kilidini Açmak: İnsan Beyin Dalgaları Işık Hızına Meydan Okuyor mu?
“Superluminal” serisi:
1. Işıktan Hızlı Beyin Dalgalarının Keşfi: Resimli bir yolculuk
2. Bilim İnsanları Işık Hızı Sınırlarını Parçalayarak Uzayın Akıl Almaz Topolojisini Ortaya Çıkardı!
3. Zihnin Kilidini Açmak: İnsan Beyin Dalgaları Işık Hızına Meydan Okuyor mu?
4. Işıktan Hızlı Bilincin Gizemini Açığa Çıkarmak