ITMO Üniversitesi Bilim İnsanları Tuzaklanan İyonlarla Galaksi Dinamiklerini Modelliyor

ITMO Üniversitesi uzmanları, Samanyolu Galaksisi'nin merkezine göre yıldızların hareketlerini ve galaksimizin gelecekteki dönüşümlerini yüksek doğrulukla modellemeyi sağlayan yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Bu yaklaşımın temelinde, özel bir laboratuvar tuzağında tutulan atomik iyonların kullanılması yatıyor. Bu sayede, tamamen matematiksel hesaplamalardan uzaklaşarak, benzerlik ilkesine dayanarak astrofiziksel süreçlerin deneysel olarak incelenmesine geçiş yapılıyor.

ITMO Nanoyapı Fiziği Bilim ve Eğitim Merkezi araştırma görevlisi Semen Rudoy, bu yöntemin uzay sistemini adeta avuç içinde yeniden yaratma imkanı sunduğunu belirtti. Rudoy'a göre, bu metotla astrofiziksel olayları incelemek, hatta tuzağa hapsedilmiş yüklü parçacıkları yıldızların analoğu olarak kullanarak bu olaylara müdahale etmek bile mümkün hale geliyor. Galaksiler, diğer büyük kozmik yapılar gibi, başlangıç koşullarındaki en ufak sapmaların bile uzun vadede öngörülemeyen sonuçlar doğurabildiği karmaşık dinamik sistemlerdir. Bu durum, geleneksel hesaplama modellerinin hassasiyetini doğal olarak sınırlamaktadır.

Uzun zaman aralıkları için tahmin yapabilmek amacıyla astronomlar, geleneksel olarak Michel Henon ve Carl Heiles tarafından 1964 yılında önerilen Henon-Heiles potansiyeli gibi basitleştirilmiş matematiksel yapılar kullanırlar. Rusya Bilim Fonu tarafından desteklenen ITMO bilim insanlarının araştırması ise, dört kutuplu bir tuzak içindeki atomik iyonların yörüngelerinin, galaktik potansiyel içindeki yıldız yörüngeleriyle benzer davranışlar sergilediğini kanıtladı. Fizikçiler, klasik astrofiziksel Henon-Heiles potansiyelinin atomik iyon sisteminde başarıyla gerçekleştirilebileceğini ortaya koydu.

Tuzak içinde gerekli elektrik alan konfigürasyonunu oluşturmak için cam alt tabakalar üzerine indiyum-kalay oksitten yapılmış elektrotlar kullanıldı. Aynı merkezin kıdemli araştırma görevlisi Dmitriy Şerbinin, sistemlerin doğası (makro ve mikro düzey) birbirinden ne kadar farklı olursa olsun, kaotik sistemlerin ortak yasalara tabi olduğunu vurguladı. Bu durum, birbirini yeniden üretebilen çeşitli kaotik sistemler için evrensel düzenleyicilerin varlığına işaret etmektedir.

İlgili alanlarda, örneğin iyon tabanlı kuantum hesaplamalarında, Rus bilim insanları FIAN bünyesinde Aralık 2025'te 70 kübitlik bir bilgisayarda tek kübit işlemlerinde rekor düzeyde bir doğruluk elde etmişlerdi. Bu başarı, iyon sistemleriyle çalışmadaki yüksek yetkinliği teyit etmektedir. Yurt dışındaki araştırmacılar ise, örneğin Christopher Monroe, iyonlar üzerindeki kuantum simülasyonlarını yoğun madde sistemlerini modellemek için umut verici bir platform olarak görse de, Rusya'daki bu özgün çalışma, yüklü parçacıkların kontrolüne dair aynı temel prensipleri kullanarak makroskopik astrofiziksel modellere odaklanmaktadır.