Özdeş Şeylerin Çarpışması

Çarpışan iki atom çekirdeğini ele alalım. Bu türden bir çarpışma, çekirdeklerin zıt yönlerden birbirlerine doğru geldiği, çarpıştığı ve ardından yine zıt yönlerde uzaklaştığı bir bakış açısından değerlendirilebilir (ki bu bakış açısının doğruluğuna güvenmek durumundayız). Genel olarak, içeri ve dışarı doğru olan bu yönler aynı değildir. Bu durumu bir saat üzerinde düşünelim. Eğer ki çekirdekler çarpışma noktasına saat 9:00 ve 3:00 yönlerinden gelecek olursa, çarpışmanın ardından saat 4:00 ve 10:00 yönlerinde uzaklaşabilirler. Ya da 1:00 ve 7:00 yönlerinde. Önemli olan, yönlerin birbirine zıt olmasıdır.

Bir araştırmacı, iki çekirdeğin hangi yönde sektiğini, hayali bir saat kadranı üzerinde zıt yönlere dedektörler yerleştirerek ve saati çevirerek gözlemleyebilir. Dedektörlerin 4:00 ve 10:00 noktalarında olduğunu düşünelim. Bu durumda, çekirdeklerin dedektörler tarafından algılanmasının iki olası yolu vardır. Çekirdekler birbirlerini sıyırarak geçebilir ve 9:00 yönünden gelen çekirdek 4:00’deki dedektöre, 3:00 yönünden gelen çekirdek ise 10:00’daki dedektöre çarpabilir. Ya da kafa kafaya çarpışırlar ve 9:00 yönünden gelen çekirdek neredeyse geldiği yönde geri sekerek 10:00 noktasındaki dedektöre; 3:00 yönünden gelen çekirdek ise aynı şekilde geldiği yöne doğru sekerek 4:00 noktasındaki dedektöre çarpar.

4:00 ve 10:00 yönlerinin özel bir önemi yok. Dedektörler nereye yerleştirilirse yerleştirilsin, çekirdeklerin bu dedektörlere gelmesinin iki alternatif yolu bulunmaktadır. Bu alternatif olaylara da A ve B diyelim.

Çekirdekler birbirlerinden farklıysa ne olur? Örneğin 9:00 yönünden gelenin bir karbon ve 3 :00 yönünden gelenin ise bir helyum çekirdeği olduğunu düşünelim. Bu durumda, her zaman A ve B olaylarını birbirinden ayırt etmek mümkün olacaktır. Sonuçta, 10:00 noktasındaki dedektöre bir karbon çekirdeği çarptığında, A olayının gerçekleştiği aşikarken, 3:00 noktasındaki dedektöre çarptığında ise B olayının gerçekleştiğini söyleyebiliriz.

Peki ama, iki çekirdek aynıysa? Diyelim ki, ikisi de helyum çekirdeğiyse? Bu durumda, A ve B olaylarını birbirinden ayırt etmek imkansızdır. 10:00 noktasındaki dedektör tarafından algılanan bir helyum çekirdeği bu dedektöre her iki alternatif yoldan da gelmiş olabilir; aynı durum 4:00 noktasındaki dedektör tarafından algılanan helyum çekirdeği için de geçerlidir. A ve B olayları ayırt edilemez. Ve de mikroskobik dünyada ayırt edilemez olaylarla bağlantılı dalgalar girişimde bulunur.

İki çekirdeğin çarpışmasında, girişim büyük bir fark yaratır. Örneğin ayırt edilemez iki çarpışma olayıyla bağlantılı iki ayrı dalganın, 10:00 ve 4:00 yönlerinde, yıkıcı bir şekilde girişime girmesi ya da birbirlerini sönümlendirmeleri olasıdır. Böyle bir şey gerçekleştiği takdirde, deney ne kadar tekrar edilirse edilsin, dedektörler herhangi bir çekirdek saptayamaz. Aynı şekilde, iki dalganın 10:00 ve 4:00 yönlerinde yapıcı bir girişime girmesi ya da birbirlerini kuvvetlendirmeleri de olasıdır. Bu durumda dedektörler normalden daha yüksek sayıda çekirdek saptayacaktır.

Genel olarak, girişim nedeniyle, A ve B olaylarıyla bağlantılı dalgaların, birbirlerini sönümlendirdikleri ya da kuvvetlendirdikleri, dışa doğru kesin yönler olacaktır. Dolayısıyla deney binlerce kez tekrar edildiğinde ve hayali saat kadranının etrafında seken çekirdekler dedektörler tarafından saptandığında, dedektörlere ulaşan çekirdeklerin sayısında inanılmaz değişkenlikler olur. Bazı dedektörler birçok çekirdek saptarken, bazıları da hiç çekirdek saptayamaz.

Ancak bu durum, çekirdeklerin farklı olduğu durumdan önemli ölçüde ayrılmaktadır. Çekirdekler farklı olduğunda, girişim olmaz ve dedektörler çekirdeklerin tüm yönlerde sektiğini saptar. Saat kadranının etrafında çekirdek görünmeyen hiçbir nokta olmaz.

Çekirdeklerin aynı ve farklı olduğu durumlarda deneyden elde edilen sonuçlardaki çarpıcı farklılıklar, karbon ve helyum çekirdeklerinin kütle farkından kaynaklanmamaktadır – yine de bu kütle farkının az da olsa etkisi vardır. Asıl neden, çarpışma olayları A ve B’nin ayırt edilemez olup olmadığıdır.

Bu türden bir şeyin gerçek dünyada vuku bulduğunda ne anlama gelebileceğini düşünün. Durmaksızın çarpıştırılan mavi bir bovling topuyla kırmızı bir bovling topu olası tüm yönlerde sekecektir. Ancak kırmızı topu maviye boyadığımız anda iki top ayırt edilemez olur ve bu da her şeyi değiştirir. Birdenbire, farklı renklerde oldukları duruma nazaran, bazı yönlerde daha fazla sekerken, bazı yönlerde ise hiç sekmemeye başlarlar.

Mikroskobik dünyada özdeş parçacıklar içeren olayların birbirleriyle girişime girebileceği gerçeği, yalnızca bir kuantum tuhaflığı gibi görünebilir. Ancak değildir. Doğada var olan tek bir değil, 92 farklı atom bulunmasının nedeni budur ve içinde yaşadığımız dünyanın çeşitliliği buna dayanmaktadır. Öte yandan bunu anlamak, özdeş parçacıkların çarpışma sürecine dair ince bir noktayı daha bilmeyi gerektiriyor.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Abonelik için e-posta yazmalısınız. Yorumda html etiketleri kullanabilirsiniz.