Goethe Üniversitesi Frankfurt'ta görev yapan fizikçiler, Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü ile iş birliği yaparak, karmaşık bir molekül içindeki kuantum sıfır noktası hareketini ilk kez doğrudan görselleştirmeyi başardı. Ağustos 2025'te yayımlanan bu çalışma, mutlak sıfır sıcaklığında bile atomların, sıfır noktası enerjisi tarafından yönlendirilen, koordine ve rastgele olmayan titreşimler sergilediğini ortaya koyuyor.
Profesör Till Jahnke liderliğindeki araştırma ekibi, iyodopiridin moleküllerinde kontrollü patlamalar oluşturmak için Avrupa XFEL'in ultra kısa, yüksek yoğunluklu X-ışını lazer darbelerini kullandı. Oluşan moleküler parçacıkları özelleştirilmiş bir COLTRIMS reaksiyon mikroskobu ile analiz ederek, atomların ince, ilişkili hareketlerini yakaladılar ve orijinal moleküler yapıları yeniden oluşturdular. Bu başarı, daha önce yalnızca çıkarımsal olarak bilinen ancak doğrudan gözlemlenmemiş olan atomların "ebedi dansı" için doğrudan kanıt sunuyor.
Bu bulgular, temel kuantum mekaniğini anlamak için önemli çıkarımlara sahip olup, fotokimyasal reaksiyonların incelenmesini ilerletebilir. Kuantum dünyasının bu incelikli hareketleri, Heisenberg'in belirsizlik ilkesi nedeniyle klasik fizik tarafından açıklanması zor bir olgu olarak kabul ediliyordu. Bu ilke, bir parçacığın hem konumunun hem de momentumunun aynı anda tam olarak bilinemeyeceğini belirtir. Ancak bu yeni çalışma, atomların rastgele hareket etmek yerine, belirli desenlere sahip eşzamanlı titreşimler sergilediğini gösteriyor.
İyodopiridin molekülü üzerinde yapılan deneylerde, 11 atomlu bu molekülün 27 farklı titreşim moduna sahip olduğu belirlendi; bu da atomların karmaşık ve senkronize hareketlerini ortaya koyuyor. Bu keşif, sıfır noktası enerjisinin moleküler düzeydeki etkilerini anlamada yeni kapılar aralıyor. Sıfır noktası enerjisi, kuantum sistemlerinin sahip olabileceği en düşük enerji seviyesi olarak tanımlanır ve mutlak sıfırda bile atomların tamamen durmasını engeller.
Bu fenomen, sadece teorik modellerle açıklanırken, artık doğrudan gözlemlenebilir hale gelmiştir. Bu ilerleme, kuantum hesaplama, nanoteknoloji ve hatta uzayın vakum enerjisi gibi alanlarda önemli gelişmelere yol açma potansiyeli taşıyor. Araştırmacılar, gelecekteki deneylerde atomların dansının yanı sıra elektronların dansını da gözlemlemeyi hedefliyorlar.