Fizikçiler Kuantum Vakum Dalgalanmaları ile Madde Oluşumu Arasındaki Bağlantıyı Doğruladı

Amerikalı fizikçiler, sanal ve geçici olan kuantum vakumunun 'hiçliğinin' ile gerçek, tespit edilebilir madde oluşumu arasındaki temel bağlantıyı doğruladı. Bu keşif, Şubat 2026'nın başlarında saygın Nature dergisinde yayımlandı.

Araştırma, ABD Enerji Bakanlığı'na (DOE) ait bir tesis olan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda (BNL) bulunan Göreceli Ağır İyon Çarpıştırıcısı'nda (RHIC) yürütülen STAR işbirliği tarafından gerçekleştirildi. RHIC, ABD'deki tek faal parçacık çarpıştırıcısı olup, ağır iyon çarpışmaları için özel olarak ayrılmıştır ve aynı zamanda şimdiye kadar inşa edilmiş tek spin-polarize proton çarpıştırıcısıdır.

Araştırmacılar, milyonlarca proton-proton çarpışmasını analiz ederek, özellikle lambda hiperonları ve bunların antimadde karşılığı olan anti-lambda parçacıkları olarak bilinen parçacık çiftlerine odaklandı. Bu kısa ömürlü parçacıklar, manyetizma ile bağlantılı olan kuantum spin yönelimlerinin bozunma modellerinden yeniden yapılandırılabildiği için incelemeye uygun bulundu. Ekip, lambdalar ve anti-lambdalar bir çarpışmada birbirine çok yakın üretildiğinde, spinlerinin mükemmel bir şekilde hizalandığını tespit etti. Bu hizalanma olgusu, parçacıklar daha uzakta üretildiğinde kayboluyordu; bu durum, ayrılmanın çevresel etkiye izin vererek kuantum dolaşıklığının kaybına yol açtığını düşündürmektedir.

Brookhaven'da STAR fizikçisi ve çalışmanın eş liderlerinden Dr. Zhoudunming (Kong) Tu, Şubat 2026'da yaptığı açıklamada, bu araştırmanın kuantum vakumuna eşsiz bir pencere sunduğunu ve görünür madde oluşumunun anlaşılmasında yeni bir dönemi potansiyel olarak açtığını belirtti. Bu bulgu, garip kuarklarının vakumdan gelen tek, ayrılamaz bir çiftten kaynaklandığına dair ilk doğrudan kanıt olarak kabul edilmektedir. Kuantum vakumu, kısa ömürlü, kuantum dolaşıklı 'sanal' parçacık-anti-parçacık çiftleri yaratan dalgalanan enerji alanlarıyla dolu olarak tanımlanır.

Işık hızına yakın hızlara ulaşan RHIC'teki çarpışmalar, bu sanal garip kuark/anti-garip kuark çiftlerinin bir kısmının STAR aparatı tarafından tespit edilebilen gerçek parçacıklara dönüşmesi için gerekli enerjiyi sağlar. Sanal garip kuark/anti-garip kuark çiftleri her zaman hizalanmış spinlere sahiptir; lambda-anti-lambda çiftlerinde aynı hizalanmanın tespit edilmesi, onların bu kuantum hizalanmasını miras aldıklarını düşündürmektedir. New Hampshire Üniversitesi'nden fizikçi ve eş lider Jan Vanek, bu olgunun, yakınlarda üretildiklerinde ana garip kuarklarının spin hizalanmasını koruyan 'kuantum ikizlerine' benzediğini açıkladı.

Bu yenilikçi teknik, Şubat 2026 keşfine dayanarak, korele kuantum davranışından klasik fiziğe geçişi araştırmanın yeni bir yöntemini sunmakta olup, kuantum bilişim için çıkarımlara sahiptir. Araştırmacılar, bu tekniği ağır iyon çarpışmalarına ve BNL'de RHIC altyapısını kullanacak olan gelecekteki Elektron-İyon Çarpıştırıcısı'na (EIC) genişletmeyi planlamaktadır. EIC'nin 2030'ların ortalarında faaliyete geçmesi beklenmekte olup, protonların ve nötronların iç yapısını incelemede en gelişmiş araç olacaktır. Bu keşif, teorik kuantum vakum enerjisi kavramı ile aşırı koşullar altında somut madde yaratımı arasındaki deneysel bağlantıyı doğrudan sağlaması açısından güncel öneme sahiptir.