QuasiParçacıklar

Var Olmayan,“HİÇ”ten Meydana Gelen Parçacıklar (QuasiParçacıklar)

Elektronlar, Higgs Bozonu… Bunlar fiziğin standart modelini oluşturan parçacıklardır.. Ancak, gözden kaçan ve bunlar kadar önemli bir başka parçacık türü de var. Bunlar var olmayan, ama bilindik, değişmez parçacıklarla pek çok ortak noktası olan ve dünyayı anlamamız için gerekli olan “quasiparçacıklar”ıdır. Onlar sadece katı maddeler içinde aniden belirse de onların eşsiz ve özgün özellikleri modern teknolojiyi kökten değiştirebilir…

FONONLAR (Titrercik): Elektrikli Kovboylar

CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcıda protonların birbirleriyle çarpışmasından Higgs Bozonu keşfedildi ve bu fononlar olmadan gerçekleşemezdi.

Normal derecelerde, fononlar, katı maddelerin  etrafında ısı oluşturan atomların kollektif osilasyonlarıdır (titreşim). Ancak çok düşük derecelerde bu quasiparçacıklar, elektronları biraraya toplayıp ve onların sıfır direnç göstermesini sağlayıp, kontrol eden kovboylar gibi davranırlar. Düşük dereceli süper iletkenlik bu şekilde açığa çıkar ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısının  dairesel parkurunda protonları kıvırarak, çok büyük elektromanyetik alanlı süper iletken mıknatıslar yaratır. Bu tarz mıknatıslar ayrıca, dokulardaki oksijen atomlarını belli bir titreşime zorlayarak, izlenebilir radyo sinyalleri yayması için MRI tarayıcılarında da kullanılır.

Fonons ayrıca termoelektrik materyallerin acemice çalışmalarına anahtar bir çözüm olur. Bunlar uzun zamandır hayal edilen arabanın atık motor ısısını elektriğe dönüştürmekte.

MAGNONLAR: Spin (Dönüş)’ün Sultanları

 “On” düğmesine bastığınızda, tam olarak bıraktığınız yerde çalışan bir bilgisayar düşünün… İşte bu, manyetizmanın kökenindeki atomların bir kuantum mekaniği özelliği olan, dönen spinlerin dalgasından açığa çıkan quasiparaçacık  magnonlar’dan dolayı olur.

Standart bir PC’de ve akıllı telefonda, çalışan hafıza, alet kapandığında giden, yok olan yük birimleri şeklinde depolanır. Magnonlarla, depolanan bilgi, manyetik alan şarj olana, yüklenene kadar, güç kaynağı ne olursa olsun, kaybolmaz.

Spintroniklerin (dönüş elektroniği) başka avantajları da vardır. Çok daha az güç kullanır ve dolayısıyla çipler aşırı ısınmadan birarada kullanılabilir. Magnonlar, ayrıca, bilgisayarların tamamen kablosuz olması için elektromanyetik dalgalar tarafından organize olunarak harekete geçirebilinir.

EKSKİTON (Uyarılmış Nükleon): Bitkilerin Gizli Silahı

Toprak, güneşten, tüm insan ırkının bir yılda elde edebileceği enerjiden daha fazla enerjiyi bir saat içinde alır. Ekskiton sayesinde bitkiler, o enerjiyi mükemmel şekilde tutma sanatına sahiplerdir.

Bir bitkinin yaprağının içinde ışığı hasat eden proteinler vardır. Onların elektronları, fotonları emer ve enerjisi pinleri bir “delik” yaratarak dışarı atar. Elektron ve delik de, bitkinin fotosentez oluşum mekanizmasına “ekskiton” oluşturmak için birbirine bağlanır. Elektron ve delik, ışıktan şeker yapmak için; suyu hidrojen ve oksijen olarak ikiye ayırıp kullanılan enerjiyi salamak için yeniden biraraya gelirler.

Bu reaksiyon, sonuçta dünyadaki tüm yaşamı desteklemektedir ve solar hücrelerinde de aynısı gerçekleşmektedir. (güneş ışığı enerjisinin elektriğe dönüşmesi) 2013 yılında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, ekskitonların doğrudan görüntülemenin bir yolunu bulurlar.

MAJORANA: Kuantumun Kahramanları

Gerçek bir çoklu iş yapan birşey istiyorsanız, adres; kuantum bilgisayar’dır. Majorana  quasiparçacıkları, kuantum yoğun hesaplama için “kübit”ler (kuantum bilgi birimi) sağlayarak kuantum bilgisayarını daha sağlam yapabilir. Bir çeşit kütlesiz elektron olan majoranalarda her parçacık bir bütünün yarısı şeklinde davranarak çiftler oluşturur. Bu da içerdikleri tüm bilgiden iki kopyaya sahip olduğunu anlamına gelir. Dolayısıyla teoride Majorana kübitleri dışsal sese çok daha az hassas, dayanıksızdır. Ancak, bu kübitler diğer  elektronik efektlerin devasa alt yapısının merkezinde bulunurlar.

WEYL FERMİNYONLARI: Ambidekströz Elektronlar

Weyl ferminyonları elektronların sanki utangaç kuzenleri gibidir. Bunların varlığı, yaklaşık 80 yıl kadar önce matematiksel olarak tahmin edilmiştir. Bunların iki ana özelliği vardır:  Kütleleri yoktur ve bu onların çok hızlı hareket ettikleri anlamına gelir ve birbirlerinin ayna görüntüleri olurlar. Sağ ve sol el gibi. Weyl’ler, taşınabilirliklerine uymayan kaynaklardan gelen girişim-müdahalelere karşı direnç gösterirler. Bunun neticesinde de onların dağılması zordur ve bu iki tip weyl ferminyon akışı potansiyel olarak birbirlerine karışmadan akabilir, yayılabilir. Bazı kişiler bu özelliklerin spintroniklerin (Spin’lerin Sultanı olarak yukarıda açıklanmıştır) ötesinde daha gelişmiş bilgisayar işlem özelliklerine sahip olduğunu düşünebilir. Ancak, Weyl ferminyonlarına dair materyallerin çok daha yeni yaratılmasından dolayı, “Weyltronik” alanını hakkında hüküm vermek için henüz erken.

Çeviren: AylinER
https://www.newscientist.com/article/2104740-five-particles-that-dont-exist-yet-could-change-our-world/