Çift yarık deneyi, fizik dünyasının en ilginç deneylerinden bir tanesidir. Deney ile ışığın hem dalga hem de parçacık gibi davrandığı gözlemlenmiştir. Thomas Young tarafından çift yarık deneyi yapılana kadar aslında ışığın parçacık gibi davrandığı kabul edilen bir husustu. Fiziğin en önemli simalarından biri olan Newton, ışığın aslında bir parçacık olduğunu ve parçacık gibi davrandığını belirtmiş, Thomas Young’a kadar bu düşünce kabul görmüştür.
Thomas Young’ın deneyi yapmasıyla birlikte fizik dünyasında kabul gören olgunun tahtı sallanmaya başlamış, ışığın aslında hem dalga hem de parçacık gibi davrandığı gözlemlenmiştir. Fiziğin en önemli deneylerinden biri olma özelliğine sahip çift yarık deneyi, oldukça komplike bir deneydir. Young basit bir düzenek üzerinden deneyi gerçekleştirmiş olsa da zamanla deneyin farklı versiyonları ortaya çıkmıştır. Genel kabulleri yıkan ve ışığın doğasına yönelik farklı şeyler öğrenmemizi sağlayan çift yarık deneyi nedir, bu deney gerçekten de çok önemli midir?
Herkesin Bir Kere İsmini Duyduğu Çift Yarık Deneyi Nedir?
Fizik, oldukça karmaşık deneyleri bünyesinde barındıran bir alandır. Korunum Yasaları, Kuantum Mekaniği başta olmak üzere birçok konu, fiziğin en özel konuları arasında yer alır. Çift yarık deneyi de fizikte önemli kırılımlara neden olan bir deney olma özelliğindedir. Işığın doğasına dair genel kabullerimizi yıkan deney, ilk olarak 1803 yılında fizikçi Thomas Young tarafından, güneş ışığı kullanılarak gerçekleştirildi.
Çift yarık deneyinde saydam olmayan bir engel bulunur. Üzerinde ilk kaynağa eşit uzaklıkta bulunan iki delik yer alır. Güneş ışığı, saydam olmayan engele yansıtılır ve iğne deliği kadar küçük olan deliklerden geçirilir. Işık parçacık gibi davranıyor olsaydı eğer, ışığın geçirilip yansıtıldığı panelde iki desen görülürdü. Fakat yapılan deneyde ışık, dalgaymışçasına hareket ederek panelde girişim deseni ortaya çıkmıştır. Girişim deseni, tıpkı su dalgalarında gördüğümüz yapıdır. Bu, fizik dünyasının beklemediği bir sonuçtu.
Şimdi biraz geri sarıp olaylara farklı bir pencereden bakalım. Su dalgaları, dalga özelliği gösterdiği için su dalgalarını iki delikten geçirmeye çalıştığımızda, dalgadaki tepelerin tepelerle, çukurların ise çukurlarla bir araya geleceğini düşünebiliriz. Böylelikle ortaya girişim deseni çıkar. Dalgalar yayılarak panele kadar gider. Ama fizik dünyasında öğrendiklerimiz bize parçacıkların parçacık, dalgalarınsa dalga gibi davrandıklarını göstermiştir.
Çift yarık deneyi, sağduyumuzla örtüşmeyen sonuçlara neden olduğu için birçokları tarafından şaşkınlıkla karşılaşmıştır. Güneş ışınlarıyla yapılan ilk çift yarık deneyinde, ışığın aslında bir parçacık olmadığı, dalga gibi davrandığı gözlemlenmiştir. Çift yarık deneyinde farklı kaynakların kullanılmasıyla farkı versiyonlar da oluşturulmuştur ki bu, fizik bilgilerimizin güncellenmesi adına önemlidir.
Şimdi deneyi ışık ile değil de gözle görülmeyen ve atomun çevresinde yörüngede dönen elektronlarla gerçekleştirdiğimizi düşünelim. Biz, elektronun bir parçacık olduğunu ve parçacık gibi davrandığını biliyoruz. Genel kabulümüz bu yönde. Bu nedenle bir elektronu çift yarığın bulunduğu panele göndermiş olsak arka panelde iki yarığın görüntüsü oluşacak.
Çift yarık deneyi elektronlarla yapıldığında panelde görülmesi gerekenden çok daha farklı bir şey gözlemlenmiştir. Yapılan deneyle panelde girişim deseni oluşmuştur. Bu ise elektronların dalga gibi davrandığı anlamına geliyor. Bu, hiç şüphesiz ki deneyin en ilginç sonuçlarından bir tanesidir. Bilim insanları deneyi yaparken bir dedektör yerleştirerek deneyi gözlemlemek istemiştir. İşte deneyin en özel sonuçlarından biri de bu gözlem ile ortaya çıkmıştır.
Panelin girişine bir gözlemci eklendiğinde, elektronların tıpkı bir parçacık gibi davrandığını gören bilim insanları bu sonuçtan bir şaşkına dönmüştür. Gözlemlenmediğinde dalga gibi davranan elektronlar gözlemlendiklerini hissettiklerinde parçacık gibi davranmıştır. Bu durum, parçacıklar acaba gözlemlendiklerini biliyor muydu, gibi bir sorunun ön plana çıkmasına neden olmuştur.
Zaman içerisinde çift yarık deneyinin farklı versiyonları da yapıldı. Hatta deney çok daha zorlaştırıldı. Bunun yanı sıra bir parçacığın gözlemlendiğini nasıl fark ettiği de büyük bir soru işaretine neden oldu. Yapılan deney, fizik dünyasında şaşkınlık yaratacak bir sonuca neden olmuştur: Bir parçacık hem dalga hem de parçacık gibi davranıyor.
Deneyle ilgili çok ilginç sonuçlardan bir diğeri de pek çok elektronun bir arada değil de tek tek gönderilmesiyle meydana geldi. İki yarık açılan bir panele elektronlar tek tek gönderildiklerinde panelde oluşan desen yine girişim deseniydi. Biz biliyoruz ki girişim deseninin oluşabilmesi için dalgada tepelerin tepelerle, çukurların ise çukurlarla bir araya gelmesi gerekiyor. Elektronu tek tek gönderdiğinizde dalga deseni oluşuyorsa, bir elektron aslında çift yarık önünde adeta iki parça halinde kendisiyle etkileşim yaşıyor ve her iki delikten geçtikten sonra birleşiyordu. Bu durum, kuantum teorisindeki süper pozisyon haliyle doğrudan alakalıdır.
Çekirdeğin çevresinde belirli bir yörüngede dönen elektronlar, siz onlara bakana kadar aslında aynı anda farklı yörüngededir. Bu, kuantum teorisinin en ilginç açıklamalarından bir tanesidir. Yani elektron aslında tek bir yörüngede değildir, aynı anda farklı yörüngededirler. Aslında elektron süper pozisyondadır. Siz elektrona baktığınızda elektronun dalga fonksiyonları çöker ve elektron tek bir yörüngede kalır.
Çift Yarık Deneyinin Önemi Nereden Geliyor?
Çift yarık deneyinin öneminin nereden geldiği oldukça merak edilen bir konudur. Thomas Young tarafından ilk deneyin yapılması ve deneyin sonuçları fizik dünyasının çalkalanmasına neden oldu. Birçok insan ışığın hem dalga hem de parçacık gibi davrandığını kabul etmek istemiyordu. Evet, deneyin en önemli sonuçlarından biri aslında her parçacığın hem dalga hem de parçacık gibi davrandığını göstermesiydi. Bu durum, atomlardan meydana gelen her şeye çok daha farklı bir gözle bakmamıza neden oldu. Bir diğer ilginç sonuç da gözlemcinin etkisinin parçacığın dalga fonksiyonunu çökertmesiydi.
