Yaklaşık 100 yıl sonra, bilim insanları süreklilikte ulaşılması zor bağlı durumlara ulaştılar

[™ Admin]

Yaklaşık 100 yıl sonra, bilim insanları süreklilikte ulaşılması zor bağlı durumlara ulaştılar

Yaklaşık 96 yıl önce fizikçiler John von Neumann ve Eugene Wigner, bugün bile bilim insanlarını şaşkına çeviren garip bir dalga davranışı önerdiler. Buna süreklilikteki bağlı durum (BIC) adını verdiler.

BIC, enerjinin bir sistemde hapsolduğu, kaçması gerektiği halde bile olduğu garip bir dalga davranışıdır. Ses veya ışık dalgalarının, normalde yayılacağı uzayla çevrili olsa bile, dışarı sızmadan sonsuza kadar bir noktada sıkıştığını hayal edin.

Şimdiye kadar, gerçekte asla gerçekleşemeyecek teorik bir kavram olarak kabul edildi. Ancak, ilk kez, Koreli araştırmacılardan oluşan bir ekip, BIC'yi bir parçacıkta başarıyla gerçekleştirdi.

Tek bir rezonatörün içine mekanik dalgaları hapsettikleri ilginç bir deney gerçekleştirdiler. İşte bu neredeyse imkansız başarıyı nasıl başardıkları.

Bir silindirde dalgaları hapsetme

Araştırmacılar, mekanik dalgaların nasıl hareket ettiğini kontrol edebilecek bir sistem oluşturmak için küçük silindir şeklindeki kuvars çubuklar kullandılar. Çubukların birbirine nasıl dokunduğunu dikkatlice ayarlayarak bu dalgaların etkileşim şeklini manipüle etmenin bir yolunu buldular.

Çubukları belirli bir şekilde hizaladıklarında, mekanik bir dalganın hiçbir enerji sızmadan tek bir çubuğun içinde tamamen hapsolduğunu fark ettiler. Bu hapsolma, fizikçiler arasında polarizasyon korumalı BIC olarak iyi bilinir.

Kuvars çubuk sistemi, bu BIC'yi 1.000'den fazla bir kalite faktörü (Q faktörü) ile elde etti, bu da çok az kayıpla enerji depolayabileceği anlamına geliyor. Daha sonra, araştırmacılar birkaç çubuğu arka arkaya bağladılar ve hapsolmuş dalgaların yayılmadan veya enerji kaybetmeden tüm zincir boyunca uzanabileceğini gördüler. Bu alışılmadık davranışa düz bant denir.

"Bu, durgun bir gölete bir taş atıp dalgaların hareketsiz kaldığını, sadece yerinde titreştiğini görmek gibi. Sistem dalga hareketine izin verse de enerji yayılmıyor, mükemmel bir şekilde sınırlandırılmış durumda kalıyor," diyor Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde (POSTECH) baş araştırmacı ve doktora öğrencisi Yeongtae Jang.

Ayrı ayrı sınırlandırılmış dalga modları (BIC ve düz bant) toplu olarak bir sistem boyunca yayılmayan bir bant oluşturur, buna Süreklilikte Bağlı Bant (BBIC) denir. Bu özel dalga davranışı, dalga bağlı bir sistemden geçtiğinde bile enerjinin hapsedilmesini sağlar.

Süper verimli cihazlara doğru önemli bir adım

Mikrodalga fırınlar, akıllı telefonlar, hoparlörler, akıllı saatler gibi bugün kullandığımız makinelerin çoğu, farklı dalgaları (örneğin ses dalgaları, elektromanyetik dalgalar, vb.) yükselten rezonatörler kullanarak çalışır.

Ancak, şu anda kullanılan rezonatörler büyük bir sınırlamayla birlikte gelir. Sürekli olarak enerji kaybederler ve aktif kalmak için sürekli bir güç kaynağına ihtiyaç duyarlar. Süreklilikteki Bağlı Durum (BIC) ve Süreklilikteki Bağlı Bant (BBIC) bunu değiştirebilir.

Rezonatörlerin içindeki BIC ile bir sistem enerjiyi kaybetmeden depolayabilir ve bu da sürekli enerji girişi gerektirmeyen daha verimli cihazlar üretmeye yardımcı olabilir. BBIC ile birden fazla sistem bağlandığında, sıkışmış dalgalar enerji kaybetmeden sistemde hareket edebilir. Bu, daha uzun ve daha verimli çalışan cihazlara yol açabilir.

Çalışmanın yazarlarından biri olan Junsuk Rho, "Uzun süredir var olan teorik bir sınırı aştık. Bu hala temel araştırma aşamasında olsa da, düşük kayıplı enerji cihazlarından yeni nesil algılama ve sinyal teknolojilerine kadar önemli sonuçlar doğuruyor" dedi.

Rezonatörlerin içindeki BIC ile bir sistem enerjiyi kaybetmeden depolayabilir, bu da sürekli enerji girişi gerektirmeyen daha verimli cihazlar üretmeye yardımcı olabilir. BBIC ile birden fazla sistem bağlandığında, sıkışmış dalgalar enerji kaybetmeden sistemde hareket edebilir. Bu, daha uzun ve daha verimli çalışan cihazlara yol açabilir.

Çalışmanın yazarlarından biri olan Junsuk Rho, "Uzun süredir var olan teorik bir sınırı aştık. Bu hala temel araştırma aşamasında olsa da, düşük kayıplı enerji cihazlarından yeni nesil algılama ve sinyal teknolojilerine kadar önemli sonuçlar doğuruyor" dedi.

Kaynak: IE