Dünya’nın Dönüşüne Duyarlı Girişimölçer

2 kilometre uzunluğunda fiber optik kablonun yaklaşık 2 metrekare alüminyum çerçeve etrafına dolanmasıyla üretilen Sagnac girişimölçeri. Cihazı çevreleyen yalıtım malzemesi, sıcaklık salınımlarının ve hava akıntılarının ölçümler üzerindeki olumsuz etkilerini azaltıyor.

Bir grup araştırmacı, bugüne kadar üretilmiş en duyarlı Sagnac girişimölçerlerini üreterek Dünya’nın dönüşünün dolanık fotonlar üzerindeki etkilerini inceledi. Yeni yöntemin gelecekte kütle çekimi ile kuantum mekaniği arasındaki ilişkinin incelenebileceği biçimde iyileştirilmesi planlanıyor.

Sagnac girişimölçerlerinde fotonlar, aynı yolu farklı yönlerde dolanır. Cihaz, durağan olduğunda farklı yönlerde hareket eden fotonlar, rotayı eşit zamanda tamamlar. Cihaz dönme hareketi yaptığındaysa dönüş hızına bağlı olarak, farklı yönlerde hareket eden fotonların rotayı tamamlama zamanları arasında bir fark ortaya çıkar. Sagnac girişimölçerlerinde yapılan deneyler sonucunda, cihazın açısal hızı hakkında bilgi veren girişim desenleri duyarlılığı fotonların takip ettiği rotaların kapladığı alana bağlı olarak değişir. Alan ne kadar büyükse tespit edilebilecek dönüş hızları o kadar küçüktür.

Viyana Üniversitesinden Prof. Dr. Philip Walter ve öğrencileri, 2 metre uzunluğunda fiber optik kabloyu 1,4 m x 1,4 m boyutlarında dönebilen bir metal çerçevenin etrafına dolayarak bugüne kadar üretilmiş en hassas Sagnac girişimölçerini üretti. Geliştirilen cihaz 5 µrad/s duyarlılıkla ölçüm yapabiliyor. Araştırmacılar, girişimölçeri kullanarak Dünya’nın dönüşünün dolanık fotonlar üzerindeki etkilerini inceledi. Dolanıklık, kuantum fiziğinin günlük hayatta aşina olmadığımız sıra dışı özelliklerinden biridir. İki parçacığın kuantum durumlarının birbirine dolanık olması, biri üzerinde yapılacak ölçümlerle diğeri hakkında da bilgi edinilebileceği anlamına gelir. Deneylerde dolanık fotonların tercih edilmesinin nedeni ise dolanık olmayan fotonlara kıyasla, dolanık fotonlarla daha hassas ölçümler yapılabilmesi.

Yeni girişimölçer, kütle çekim alanının kuantum dolanıklık üzerindeki etkilerinin incelenmesine imkân verecek daha büyük bir girişimölçer için ilk adım olarak görülüyor. Araştırmacıların nihai amacı, genel görelilik ile kuantum fiziği arasındaki etkileşime odaklanmak.

Detaylı bilgiye Dr. Raffaele Silvestri ve arkadaşlarının Science Advances’ta yayımladıkları makaleden ulaşabilirsiniz.

Kaynak:

• https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado0215