Okinava'daki bir laboratuvarda bilim insanları ilk kez elektronların kuantum spinlerinin santimetre boyutunda bir nesneyi hareket ettirmesini sağladı. Grafit plakanın üzerinde asılı duran elmas, yüz nanometre — insan saçının binde biriyle karşılaştırılabilir bir mesafe — yer değiştirdi. Bu sadece teknik bir hüner değil: deney, mikrokosmosun kuvvetlerinin, klasik saymaya ve yerçekimine tabi olduğuna alıştığımız şeyleri nasıl etkileyebileceğini gösteriyor.
Okinava Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden ekip, elmas kristalindeki özel kusurları — azot-boşluk merkezlerini — kullandı. Bu kusurlar, elektronların spinlerinin lazer ışığıyla kontrol edilmesini sağlıyor. Grafit plaka, diyamanyetizma sayesinde mıknatıslardan oluşan satranç tahtasının üzerinde havada duruyordu, birkaç miligram ağırlığındaki elmas ise daha aşağıda asılıydı. Sistemin toplam kütlesi yaklaşık 128 miligramdı.
Lazer elması darbeli olarak aydınlattığında, elektronların spinleri küçücük manyetik titreşimler oluşturdu. Bu titreşimler, tüm nesneyi yukarı-aşağı iten mekanik bir kuvvete dönüştü. Hareket bir interferometreyle kaydedildi. Havada yer değiştirme yüz nanometreye, vakumda ise bir buçuk mikrometreye kadar ulaştı. Önemli olan, kuvvetin ısıdan ya da titreşimlerden değil, tam da kuantum etkisinden kaynaklanmasıydı.
Daha önce spin kuvvetleri yalnızca tek tek atomlarda gözlemlenebiliyordu. Şimdi kuantum ve klasik dünyalar arasındaki sınır, kütle bakımından sekiz-dokuz mertebe kaydı. Nesne artık yerçekiminin üzerinde belirgin biçimde etkili olabileceği kadar büyük — bu da yerçekiminin kuantum kurallarına uyup uymadığını sınamanın yolunu açıyor.
Deney, NV merkezlerindeki spinlerin uzun eşevreliliğinden yararlanılarak oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Bilim insanları şunu vurguluyor: bu, büyükten küçüğe doğru bir adım. Tıpkı diyamanyetik levitasyonun manyetik yastık üzerindeki trenleri kaldırması gibi, burada da sistemin dış gürültülerden yalıtılmasını ve saf kuantum yanıtının görülmesini sağladı.
İleride bu yöntem, makroskobik süperpozisyonların — nesnenin aynı anda iki yerde bulunduğu durumların — oluşturulmasına yardımcı olabilir. Araştırmacılar «Schrödinger'in kedisi» ölçeğine yaklaşmayı ve karanlık maddeyi ya da kütleçekim dalgalarını aramak için aşırı hassas algılayıcılar inşa etmeyi umuyor. Şimdilik hareket klasik kalıyor, ama kuantum bir kuvvetten kaynaklanıyor.
Çalışma Science Advances'te yayımlandı. Dünyalar arasındaki sınırın sanıldığı kadar aşılmaz olmadığını ve her yeni santimetrenin bizi gerçekliğin işleyişini anlamaya biraz daha yaklaştırdığını gösteriyor.
