Kuantum Zaman: Hızı Ne Belirliyor?

EPFL’den fizikçiler, kuantum geçişlerinin gerçekten ne kadar sürdüğünü dış bir saat kullanmadan ölçmenin yolunu gösterdi. Yeni yaklaşım, fotoemisyon sırasında elektron spinindeki girişim izlerini okuyarak kuantum zaman ölçeğinin malzemenin atomik simetrisine bağlı biçimde değiştiğini ortaya koyuyor.

EPFL’den bir ekip, kuantum ölçekte “olup bitti” sandığımız olayların aslında ölçülebilir bir süreye sahip olduğunu gösteren yeni bir yöntem geliştirdi. Çalışma, özellikle bir elektronun ışık soğurup daha yüksek enerjiye geçerek malzemeden kopması (fotoemisyon) sırasında bu geçişin ne kadar sürdüğünü, dışarıdan bir zaman referansına ihtiyaç duymadan hesaplamaya odaklanıyor.

Kuantum zaman neden zor ölçülür?

Attosaniye (10^-18 saniye) ölçeğindeki süreçleri izlemek, klasik anlamda bir “kronometre” ile mümkün değil; çünkü dış zamanlama araçları çok hassas kuantum süreçlerine müdahale ederek ölçümü çarpıtabiliyor. EPFL ekibi bu sorunu, kuantum girişimi ve faz birikimiyle ilişkili ipuçlarından yararlanarak aşmayı hedefledi.

Araştırmacılar, ışıkla uyarılan elektronların malzemeden çıkarken taşıdığı spin bilgisini anahtar olarak kullandı. Elektronların aynı anda birden fazla kuantum yolu izleyebilmesi, yolların birbirleriyle girişim yapmasına neden oluyor; bu girişim de yayılan elektronların spin deseninde iz bırakıyor. Ekip, enerjiye bağlı spin değişimlerini çözümleyerek geçişin süresini çıkardı. Ölçümler için “spin- ve açı-çözümlü fotoemisyon spektroskopisi” (SARPES) kullanıldı.

Sonuçlar, atomik yapının (özellikle simetri ve boyutsallığın) kuantum geçiş sürelerini belirgin biçimde etkilediğini gösterdi. Üç boyutlu bir metal olan bakırda geçiş yaklaşık 26 attosaniye gibi çok kısa bir sürede gerçekleşirken, katmanlı yapılara sahip TiSe₂ ve TiTe₂ örneklerinde aynı süreç 140–175 attosaniye aralığına kadar yavaşladı. Zincir benzeri daha düşük simetrili CuTe’de ise süre 200 attosaniyeyi aştı.

Ekip, bu tablonun “daha az simetrili / daha indirgenmiş” atomik geometrilerin daha uzun kuantum zaman ölçekleriyle ilişkili olduğuna işaret ettiğini vurguluyor. Bulgular, fotoemisyon gecikmelerinin kökenini anlamaya katkı sunarken, kuantum geçişlerin ne ölçüde “anlık” kabul edilebileceğine dair daha net bir çerçeve sağlayabilir. Aynı zamanda karmaşık malzemelerde elektron dinamiklerini daha hassas çözümlemek ve gelecekte kuantum özellikleri hedeflenmiş malzemeler tasarlamak için yeni bir araç kapısı aralıyor.

Kaynaklar ve Bağlantılar:

• Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) — ScienceDaily bülteni (9 Şubat 2026)
• Fei Guo, Dmitry Usanov, Eduardo B. Guedes, Mauro Fanciulli, Kaishu Kawaguchi, Ryo Mori, Takeshi Kondo, Arnaud Magrez, Michele Puppin, J. Hugo Dil. “Dependence of quantum timescales on symmetry”. Newton (2026) 100374. DOI: 10.1016/j.newton.2025.100374