BOMBA DENEYI

Kuantum mekaniginin en ilginc deneylerinden biri “bomba deneyi”dir.

Dusununki, depomuzda atesleme funyesi cok hassas olan, oyleki uzerine bir foton tanecigi dahi carptiginda patlayabilen bombalarimiz olsun. Bununla beraber bu bombalardan bazilarinin funyelerinin arizali olmasi nedeniyle patlamadigini da biliyorsak soru su.

Bu bombalardan hangilerinin arizali olduklarini bilmiyorsak yani, saglam ve arizali bombalar karisik vaziyetteyken saglam bombalardan herhangi bir tanesini patlatmadan tesbit edebilir miyiz?

Funyenin saglam olup olmadigini tesbit edebilmenin tek yolu, uzerine foton tanecigi gondermek ama bu durumda da bombayi patlatmis olacagimizdan klasik fizik kurallariyla saglam bombayi tesbit edebilme olanagimiz yoktur. Funyeyi acip icine bakamadigimiz ve sadece disardan foton gondererek bu isi yapmaya kalktigimizda cozumun imkansiz oldugu ortadadir.

Iste kuantum mekanigiyle boyle bir sorunun ustesinden gelebilmek akillara durgunluk vericidir. Klasik dunyada cevabi imkansiz olan bazi sorulara cozum getirebilmesi bakimindan kuantum mekanigi, oldukca buyuleyicidir.

Deney duzeneyi, sekildeki gibi 45 derecelik aciyla yerlestirilmis aynalar ve 2 adet dedektorden ibarettir. Aynalardan 2 tanesi %100 yansitici olup bunlardan sag alt kosede olana bombanin funyesi baglidir. Bu aynaya herhangi bir foton carptiginda funyeyi harekete gecirmekte ve bombayi patlatmaktadir. Diger iki kosedeki aynalar ise yari gecirgen yani, gelen fotonlarin %50’sini gecirip %50’sini yansitabilmektedir. Sag ust kosedeki yari gecirgen aynanin karsisina ise gecen ya da yansiyan fotonlari tesbit edebilmek uzere K ve A dedektorleri yerlestirilmistir.Ilk yari gecirgen aynadan gecen ve yansiyan dalgalarin ( fotonlarin ) sag ust kosedeki ikinci yari gecirgen aynaya ulasincaya kadar izleyecekleri iki yolun boylarinin birbirine esit olduklarini ayrica belirtmem gerekir. Boyle bir duzenekle amac, tipki cift delik deneyindeki gibi girisim dalgalari olusturarak aydinlik ve karanlik noktalar elde etmektir. Aydinlik olan yere A dedektorunu ve karanlik olan yere ise K dedektorunu koyarak sag ust kosedeki yari gecirgen aynadan, gecen ve yansiyan fotonlar tesbit edilir. deney duzenegi baslangicta oyle kurulmaktadir ki girisim dalgasinin aydinlik bolgesi hep A’nin oldugu ve karanlik bolgesi ise hep K’nin oldugu yerdedir. Boyle bir ayarlamanin sonunda kaynaktan cikan her foton, A dedektorunde tesbit edilmektedir. K’ya hicbir foton gitmemektedir gidememektedir. Cift delik deneyinde olusan aydinlik ve karanlik bolgelere birer dedektor koymus olsak sadece aydinlik bolgedeki dedektorun foton tesbit etmesi gibi burada da A’daki dedektor fotonlari tesbit edebilmektedir. K’nin oldugu yere ise foton gidememektedir. Isigin dalgasal karakteri goz onune alindiginda fotonlarin neden hep A’da tesbit edildigi sanirim acik ve anlasilirdir.

Bombanin arizali olmasi durumunda nelerin olabilecegine bakalim. Arizali funyenin hareket edememesinden dolayi gonderdigimiz fotonun izleyebilecegi olasi iki yolun boylari, degismeden kaldiklari icin girisim bozulmayacak ve foton, baslangictaki gibi A dedektorunde tesbit edilecektir. Arizali bombayla deney yapildiginda ne kadar foton gonderirsek gonderelim hepsi A dedektorunde tesbit edilecektir.

Simdi ise bombanin saglam olmasi durumunda neler olacagina bakalim. gonderdigimiz foton ilk yari gecirgen aynaya ulastiginda esit olasilikla yansiyabilirde gecebilirde. Sayet foton ilk yari gecirgen aynadan gecmis yani bombanin bulundugu guzergahi secmis ise funyenin bagli oldugu aynaya carptiginda funyeyi hareket ettirerek bombayi patlacaktir. Bu durumda saglam bombayi patlatmadan elde edememis oluruz. Diger secenekte, yani foton ilk yari gecirgen aynadan gecmeyip hemen ustundeki aynaya dogru yansimis ve oradan da ikinci yari gecirgen aynaya ulasmis ise bomba patlamayacaktir. Bu foton, sag ust kosedeki ikinci yari gecirgen aynaya ulastiginda birinci aynada oldugu gibi esit olasilikla gecebilir de, yansiyabilir de. Gecmis ise foton A dedektorunde tesbit edilecektir ama bu durumda bombanin saglam olup olmadigini anlayamayiz. cunku arizali bombada da fotonlar hep A dedektorunde tesbit edilmektedir. Yok eger bu ikinci yari gecirgen aynadan yansimis ve K dedektorunde tesbit edilmis ise bu durumda bombayi patlatmadan saglam bir bomba tesbit etmis oluruz. bombanin saglam olmasi durumunda gonderilen fotonlardan bazilarinin K dedektorunde tesbit edilebilmesi, sorunun cevabini bulabilmemize olanak saglamaktadir. Roger Penrose’un “ Kral’in Usu “ adli kitabinda soyledigi gibi bu deney, “ farzi misalin denenmesi gibi bir seydir”. Boyle bir deney ayni zamanda, uzerinde olcum yapilan seyi hic etkilemeden olculen sey hakkinda bilgi edinilebileceginin de gostergesidir.

Burada anlatilan deneyi tam olarak kavrayabilmek icin “cift delik deneyi”ni iyi anlamis olmamiz, isigin taneciksel ve dalgasal ozelliklerini hangi durumlarda ne sekilde ortaya koydugunu bilmemiz gerekir. Yok eger cift delik deneyi’ni bilmiyorsaniz bu anlattiklarimi unutun gitsin zaten size faydasi olmayacaktir. Cift delik deneyi’ni en az otuz kere okudugunuzu kabul ederek bu isin neden boyle oldugunu yani, “bombanin olmadigi veya arizali oldugu durumda surekli A dedektorune giden fotonlar nasil oluyorda saglam bomba kullandigimizda arada sirada da olsa K dedektorune gidebilmektedirler?” sorusuna yanit bulmaya calisalim.

Isin puf noktasi, deneyde kullanilan saglam bombanin, bir olcu aleti gibi davranarak fotonun hangi guzergahtan gectigini belirliyor olmasidir. Hatirlayacaginiz uzre cift delik deneyinde iki deliginde acik oldugu durumda dalga gibi davranan fotonlar, deliklerden birinin yanina olcu aleti koyupta hangi guzergahtan gectiklerini belirlemege kalktigimizda tanecik gibi davranmaktadirlar. Fotonlar dalgasal davrandiklarinda ekranda gisim deseni ( aydinlik-karanlik seritler ) olustururken, girisim deseninin olmadigi yani tanecik gibi davrandiklarinda ise sadece deliklerin karsisina denk dusen birer aydinlik bolge olusturmaktadirlar.

Bomba deneyinde de bombanin olmadigi veya arizali oldugu durumda, yani fotonun hangi guzergahtan gittigini belirleyemedigimiz durumda tamamen dalga gibi davranan isik, sag ust kosedeki yari gecirgen aynadan sonra girisim deseni olusturarak aydinlik ve karanlik bolgeler olusturmaktadir. Aydinlik bolgeye A dedektorunu ve karanlik bolgeye K dedektorunu koydugumuzdan dolayi gonderilen her foton yalnizca A dedektorunde tesbit edilmektedir. K’ya ise hicbir foton gidememektedir.

Bombanin saglam oldugu durumda ise bombanin bir olcu aleti gibi davranarak fotonun hangi guzergahtan gittigini ( bomba patladiginda 1. guzergahtan, patlamadiginda ise 2. guzergahtan gittigini ) belirleyebildigimiz icin fotonlar tanecik gibi davranmaya baslayacaklardir. Boyle bir durumda tanecik gibi davranan fotonlar, ilk yari gecirgen aynadan yansiyarak 2. guzergahi secmislerse ( yani bombayi patlatmadan ) sag ust kosedeki yari gecirgen aynaya ulastiklarinda %50 gecme, %50 yansima sanslarini kullanacaklardir. Gecerse A dedektorunde, yansira K dedektorunde tesbit edileceklerdir. yani bombanin saglam olmasi durumunda fotonlardan bazilari 2. guzergahi secerek bombayi patlatmadan 2.yarigecirgen aynaya ulastiginda gecmeyipte yansirsa K dedektorunde tesbit edilebilecektir. Boyle bir durumda patlatmadan saglam bir bomba tesbit etmis oluruz.

Ana sayfaya donmek icin buraya tiklayiniz