Araştırmacılar, Malzeme Biliminde Yeni Bir Sayfa Açacak Gizli Simetriler Keşfetti

Sıcak yaz aylarında karpuz alırken karpuzun olgunlaşıp olgunlaşmadığını anlamak için meyveyi elle kontrol eden kişileri sık sık görüyoruz. Bu yöntem, teknik olarak ses dalgalarını kullanarak karpuzun içindeki materyalin yapısını anlamaya yarıyor. Benzer bir yöntemi Chicago Üniversitesi’nden araştırmacılar yeni çalışmalarında kullandı. 

Yapılan çalışmada farklı ses dalgalarının değişik örüntülere sahip ortamlarda nasıl hareket ettiği incelendi. Sonuçlar ise oldukça ilginç. Tamamen farklı yapıların benzer sesler çıkardığı gözlemlendi. 

Var olan konseptlerin açıklayamadığı olgu:

James Franck Enstitüsü’nden fizik profesörü Vincenzo Vitelli, “Bizi heyecanlandıran şey; bulgularımızı, uzaysal simetri gibi var olan konseptlerle açıklayamamamızdı” dedi. Vitelli ve ekibinin buldukları şey, temel olarak bir denklik durumuydu.

Vitelli ve araştırmacılarının keşfettiği denklik durumu, birbirinden alakasız sistemler arasındaki gizli simetriyi ortaya koydu. Nature dergisinde yayınlanan bulgulara göre bu araştırma, bir gün metamateryaller ve mikroskobik cihazlar geliştirilmesini sağlayacak. Bu cihazlar, ses dalgalarına kaydedilmiş bilgileri çözebilecek.

Yıllar boyunca bilim insanları, bir nesnenin özelliklerini uzaysal simetrilere bakarak belirlemeye çalıştı. LEGO ya da plastik modeller, araştırmacılara moleküllerin nasıl titreşimler ürettiği konusunda yol gösteriyordu. 

Gizli simetriler, metamateryallerin önünü açacak:

Geçtiğimiz yıllarda metamateryal adı verilen gelişmiş malzemelerin üretilmesi konusunda önemli adımlar atılıyordu. Bu yapay malzemeler, normalde doğada görülmeyen özelliklere sahipti. Örnek vermek gerekirse ışığı büken 'görünmezlik pelerinleri' yapmak için önemli aşama kaydedildi. 

Fruchart ve Vitelli’ye göre keşfettikleri yeni yaklaşım; fononları (teknik olarak ısı parçalarını) normalde davrandıklarından farklı davranmaya zorlamak ve onlara farklı özellikler yükleyebilmek için kullanılabilecek. 

Elektronların spin adı verilen bir özelliği bulunur. Bu özellik, bazı yeni teknolojilerin de temelini oluşturmaktadır. Fononlar ise spin özelliğine sahip değildir. Özel olarak geliştirilecek materyaller, fononlara sahte spinler vererek fononik cihazlar geliştirilmesini sağlayabilir. 

Araştırmacılar, bu konsepte mekanik spintronik adını veriyor. Bilim insanları, bu denklik durumunun ileride önemli metamateryaller üretilebilmesi için bir araç olmasını umut ediyor.