Nottingham Üniversitesi’nden bilim insanları, süperakışkan helyum içinde dev bir kuantum girdabı yaratarak, dönen kara deliklerin yakınındaki yerçekimi koşullarını taklit eden kuantum tornadolar oluşturdu. Bu çalışma, kuantum alanları ve eğri uzayzamanlar hakkında yeni içgörüler sunuyor.
Kuantum tornadoları, süperakışkan helyumun yüzeyindeki minik dalga dinamiklerinin gözlemlenmesiyle, dönen kara deliklerin yakınındaki yerçekimi koşullarını taklit ediyor. Araştırma ekibi, bu kuantum tornadolarının kara deliklerin çevresindeki uzayzaman üzerindeki yerçekimi etkisine benzer olduğunu gösterdi.
Araştırma, Nottingham Üniversitesi’nin liderliğinde, King’s College London ve Newcastle Üniversitesi ile iş birliği içinde yürütüldü. Araştırmacılar, süperakışkan helyum içinde dev bir girdap yaratarak, kara delik koşullarını taklit etmeyi başardılar. Bu, kuantum alan teorileri ve eğri uzayzamanlar içindeki yerçekimi etkileşimlerini incelemek için yeni bir deneysel platform sunuyor.
Dr. Patrik Svancara liderliğindeki ekip, süperakışkan helyumun sıradışı kuantum özelliklerini kullanarak, önceki deneylerde suyla yapılanlara göre daha detaylı ve doğru bir şekilde minik yüzey dalgalarını inceledi. Süperakışkan helyumun son derece düşük viskozitesi sayesinde, araştırmacılar bu dalgaların süperakışkan girdapla etkileşimini titizlikle inceleyebildi ve bulgularını kendi teorik projeksiyonlarıyla karşılaştırdı.
Araştırmacılar, -271 °C’den daha düşük sıcaklıklarda birkaç litre süperakışkan helyumu içerebilen özel bir kriyojenik sistem inşa etti. Bu sıcaklıkta, sıvı helyum sıradışı kuantum özellikleri kazanıyor. Bu özellikler, genellikle diğer kuantum sıvılarındaki dev girdapların oluşumunu engellerken, bu sistem süperakışkan helyumun arayüzünün bu nesneler için bir stabilizasyon gücü olarak hareket ettiğini gösteriyor.
Araştırma, süperakışkan helyumun içindeki minik nesneler olan kuantum girdaplarını içeriyor. Bu girdaplar genellikle birbirlerinden ayrılmaya meyilli olurken, araştırmacılar bu kuantumları, küçük bir tornadoya benzeyen kompakt bir nesnede sıkıştırmayı başardılar. Böylece, kuantum sıvıları alanında rekor kıran bir girdap akışı elde ettiler.
Araştırmacılar, girdap akışı ve kara deliklerin çevresindeki uzayzaman üzerindeki yerçekimi etkisinin arasında ilginç paralellikler keşfettiler. Bu başarı, eğri uzayzamanların karmaşık alanında sonlu sıcaklıkta kuantum alan teorilerinin simülasyonları için yeni yollar açıyor.
Profesör Silke Weinfurtner, bu deneyin geliştirildiği Kara Delik Laboratuvarı’nda yürütülen çalışmanın önemini vurguluyor: “İlk analog deneyimizde 2017’de kara delik fiziksinin net imzalarını gözlemlediğimizde, aksi halde çalışılması zor veya imkansız olan bazı tuhaf fenomenleri anlamak için bir dönüm noktasıydı.”
