Kuantum Tünelleme

Kuantum tünelleme, bariyerle karşılaşan kuantum paketlerinin kuantum mekaniği ile yorumlanmasıdır. Günlük hayatta bir top bir duvara fırlattığınızı düşünün; topun hareketi ile ilgili yapabileceğiniz yorumlar kısıtlıdır. Topun duvara çarpıp sekmesini. Duvara çarpıp yere düşmesini veya çok düşük bir ihtimal ile duvarı kırıp geçmesini bekleyebilirsiniz. Bu 3 durumu da düşündüğümüzde ortalıkta absürd bir durum yoktur.

Tünelleme Efekti

İşleri bildiğimiz bir noktadan bilmediğimiz bambaşka bir noktaya doğru çevirelim. Günlük hayatta göremeyeceğimiz 4. bir seçenek ekleyelim topun duvara değdiği anda yok olduğu düşünün. Bu durum gözlerinizi fal taşı gibi açmanıza sebep olabilir. İşleri daha da karmaşık bir hale yani topun duvarın arkasında yeniden var olmasına kadar götürelim, işte kuantum tünelleme efekti bu şaşırtıcı maddenin gerçekleşmesi ile var olur.

Kuantum dalga fonksiyonu denildiğinde birçok insan bunu yanlış yorumlaya bilir çünkü biz biliyoruz ki dalgalar, günlük hayatta en çok örneğini gördüğümüz su dalgaları özellikle; birçok su damlasından oluşur onlar da milyonlarca su molekülünden ve özünde milyarlarca atomdan meydana gelir. Gelelim kuantum dalga fonksiyonuna sürekli anlatılan ama bence yanlış anlaşılmaya müsait bir durumu açıklamak istiyorum. Bir tek atom nasıl dalga olur? Bu sorunun cevabında bizim için çok önemli bir ayrıntıyı bulacağız. Sürekli anlatılan ve resmedilen dalga fonksiyonundaki açık bu sorudur.

Çünkü bir tek atomun dalga gibi hareket etmesi mümkün değil bunu günlük tecrübelerimizden biliyoruz. İşte kuantum fiziği bize burada bilmediğimiz yepyeni bir dünya sunuyor. Bir fotonu bir duvara fırlatırsanız dalga fonksiyonunun tasvir ettiği şey o fotonun aynı anda her yerde olduğudur. Garip geldiğinin farkındayım bu durumu açıklayacak sağlam bir teorimiz yok. Kuantum alan denklemleri bu alanda sunduğumuz en çok kabul görmüş teori olsa da hâlâ birçok eksiği bulunmakta.

Şimdi, artık şunu biliyoruz; eğer bir fotonun konumu hakkında bir ölçüm yapmadıysanız dalga fonksiyonu ile gösterilen durum üzerinde her noktada bulunuyor olacaktır.

(A)

Bir parçacık engelle karşılaştığında yine aynı şekilde bulunma olasılıklarının bir kısmı engelin arkasına geçmeyi başarabilir. (A) Engelin arkasına geçen parçacık, durumunu revize edecek, böylece yeni bir dalga fonksiyonu çizecektir.

Kuantum dünyasında küçüklerin bilmediğimiz dünyası bizi her geçen gün büyülemeye devam ediyor. İnsanoğlunun bu çok kısa diyebileceğimiz zaman içerisin de kendi günlük deneyimleri aşan bir deneyime bu kadar hızlı adapte olmalı beni daha çok büyülüyor. Aristoteles fiziği tüm bilgisini deneyimlere dayandırır. Deney ile deneyim aynı kökten gelirken bir birleriyle çeliştikleri durumda aslında insanın deneye daha çok güvendiğini görüyoruz. Bugün ki sordurmak istediğim soru yine bunun üzerine aslında; hayal edin bir gün deneylerle çelişen bir deneyiminiz olsaydı hangisine inanacaktınız.

Evde oturduğunuz bir an evdeki kitapların uçtuğunu deneyimlediğiniz de kitapların uçmasını nasıl açıklardınız. Bu durum karşısında beni dehşete düşüren nedir? Bu olayın tam zıttının tüm fizik alemi için makul bir şekilde kabul görmesi. Sonuçta, duvardan topu attığınızda duvarın arkasından çıktığını söyleseniz buna inanacak bir kişi bile bulamazsınız. Fizikçiler aynı şeyi söylüyorlar: beni dehşete düşüren de işte aynen bu.