Sekiz gün boyunca tuhaf şeyler konuştuk. Hem dalga hem parçacık olan ışık, basamaklarla dolanan elektronlar, ölçülmeden önce kararını vermemiş parçacıklar, mesafeyi hiçe sayan bağlar.

Bütün bunları okuyup şunu düşünmüş olabilirsiniz: ilginç ama benim hayatımla ne alakası var?

Bugünün konusu tam olarak o. Ve rakamla başlayayım: dünya ekonomisinin kayda değer bir kısmı, doğrudan kuantum fiziğine dayanan ürünler üzerine kuruludur. Yarı iletken sanayii tek başına yılda yüzlerce milyar dolarlık bir hacimdir ve üzerine kurulu bilgisayar, telefon, internet, otomotiv elektroniği sektörleri onun kat kat üstündedir.

Ortada esrarengiz bir enerji yok. Ortada, yüz yıllık bir kuramın üstüne kurulmuş bir sanayi medeniyeti var.

Her şeyin başladığı yer: transistör

16 Aralık 1947. New Jersey'de Bell Laboratuvarları. John Bardeen ve Walter Brattain, germanyum adlı bir yarı iletken parçasıyla uğraşıyorlardı. Amaçları, telefon hatlarındaki sinyali güçlendirmenin daha iyi bir yolunu bulmaktı.

O gün çalışan düzenek, gelen zayıf sinyali güçlü bir sinyale çevirdi. Transistör doğmuştu.

Peki bu neden kuantumla ilgili?

Çünkü yarı iletken diye bir şeyin varlığı kuantumsuz açıklanamaz.

Dördüncü yazıdaki basamak fikrini hatırlayın. Elektronlar bir atomda gelişigüzel duramaz; izinli basamaklarda – yörüngelerde- dururlar. Katı bir maddede milyarlarca atom bir araya geldiğinde, bu basamaklar birleşip geniş şeritler hâline gelir. Ve şeritlerin arasında, hiçbir elektronun bulunamayacağı yasak aralıklar kalır.

Bir maddenin iletken mi yalıtkan mı olduğunu belirleyen şey budur. Bakırda elektronlar kolayca üst şeride geçebilir; akım akar. Camda aradaki yasak aralık devasadır; hiçbir elektron atlayamaz, akım geçmez.

Silisyum gibi bazı maddelerde ise aralık ortadadır. Ne kadar geçiş olacağı, dışarıdan verdiğiniz küçük bir etkiyle ayarlanabilir.

İşte transistör budur: küçük bir sinyalle açılıp kapanan bir kapı. Elektrik akımının açılıp kapanabilen musluğu.

Bu musluğu bulmadan önce aynı işi vakumlu tüpler yapıyordu; ampul boyunda, sıcak, kırılgan, çok elektrik yiyen şeyler. 1946'da yapılan ilk büyük bilgisayar ENIAC, on yedi bin tüp kullanıyordu; otuz ton ağırlığındaydı ve bir odayı dolduruyordu.

Bugün bir akıllı telefon işlemcisinde on milyarın üzerinde transistör var. Her biri birkaç nanometre boyutunda; yani bir saç telinin on binde biri kadar.

Cebinizdeki telefon, elinizde tuttuğunuz en yoğun kuantum cihazıdır.

Lazer: aynı adımla yürüyen ışık

Kuantumun ikinci büyük ürünü lazerdir ve fikrin sahibi yine Einstein'dır.

1917'de yazdığı bir makalede şunu gösterdi: uyarılmış bir atom kendiliğinden ışık yayabildiği gibi, üzerine doğru frekansta bir foton gelirse, tetiklenip tıpatıp aynı fotonu da yayabilir. Aynı frekans, aynı yön, aynı faz.

Bunu bir zincirleme tepkimeye çevirirseniz, hepsi birbirinin kopyası olan devasa bir foton ordusu elde edersiniz. Sıradan ışık, herkesin kendi kafasına göre yürüdüğü bir kalabalıktır; lazer, aynı adımla yürüyen bir birliktir. İlk çalışan lazer 1960'ta yapıldı. 

Bugün: bakkaldaki barkod okuyucu, DVD ve Blu-ray, göz ameliyatları, kanser tedavisinde kullanılan cihazlar, metal kesme tezgâhları, mesafe ölçerler, matbaa ve kaynak makineleri.

Ve hepsinden önemlisi: fiber optik kablolar. Okyanusların altından geçen ve bu yazıyı size ulaştıran internet altyapısı, cam liflerin içinde ilerleyen lazer darbeleridir. Dünya iletişiminin belkemiği, 1917'de yazılmış bir kuantum makalesine dayanıyor.

Hastanedeki kuantum

Tıbbın en güçlü görüntüleme cihazı MRI'dır — manyetik rezonans.

Çalışma ilkesi, atom........

© Yeni Mesaj