MICHELLE STARR
Bilim insanları yeni bir yöntem kullanarak, dünyanın en küçük manyetik yankı görüntülemesini gerçekleştirdiler ve tekil atomların manyetik alanlarını yakaladılar. Bu inanılmaz gelişme; kuantum alanındaki araştırmaları ilerletmenin yanısıra, Evren’i atom altı ölçeklerde daha iyi anlamamızı sağlayabilir.
Seul’daki Temel Bilimler Enstitüsü’nde çalışan fizikçi Andreas Heinrich şöyle söylüyor: “Bu sonuçlar beni çok heyecanlandırdı. Bu gelişme, bizim alanımızda kesinlikle bir kilometretaşı niteliğinde ve gelecekteki araştırmalar için umut vadediyor.”
Manyetik yankı görüntüleme veya MRI, tıpta vücudun iç yapılarını görüntülemek için kullanılan bir yöntem olduğundan, size de tanıdık geliyordur. Bir MRI makinesi, çok güçlü mıknatıslar kullanarak vücut etrafında güçlü bir manyetik alan oluşturuyor ve vücudunuzdaki hidrojen atomlarının çekirdeğinde yer alan protonları, bu manyetik alan ile hizalı biçimde dönmeye zorluyor. Üstelik tüm bunları yan etki oluşturmadan yapıyor.
Daha sonra, bu protonları harekete geçirmek amacıyla bir radyofrekans akımı uygulanıyor ve protonlar, manyetik alana karşı zorlanıyor; bu akım kapatıldığı zaman, protonlar manyetik alan hizasına geri dönüyorlar ve algılayıcılar da onların yaydığı enerjiyi tespit edip, bu sinyalleri bir görüntüye dönüştürüyorlar.
Ancak tıbbi MRI tarayıcılarında, bunun toplu halde ve milyarlarca proton ile birlikte olması gerekiyor ki algılayıcılar tespit edebilsin.
Araştırmacılar bu işlemi çok daha küçük ölçeklere indirgemek amacıyla bir tarama tünelleme mikroskobu kullanmışlar. Bu alet, yüzeylerin üzerinde son derece ince bir iğne gezdirerek, onları atomik ölçekte görüntüleyebiliyor.
Cihaz, özenle hazırlanmış titanyum ve demir atomlarını incelemek için kullanılmış. Cihazın uç kısmına, manyetik hale getirilmiş demir atomlarından meydana gelen ufak bir küme eklenmiş ve böylece cihaz; örnekte yer alan (protonlar yerine) elektronları hizalayan küçük bir MRI makinesi haline gelmiş.
Araştırmacıların bundan sonra tek yapması gereken şey, radyofrekans akımları göndermek olmuş. Böylelikle algılayıcılar, elektronların çıkardığı enerjiyi tespit ederek; bir tek titanyum veya demir atomunun maynetik alanının görüntüsünü oluşturmuşlar.
Temel Bilimler Enstitüsü’nde çalışan fizikçi Philip Wilke, şöyle açıklıyor: “Görünüşe göre bizim ölçtüğümüz bu manyetik etkileşim; hem uç kısmın üzerinde, hem de örnekte yer alan nesnelerin dönüş özelliklerine bağlı”
“Örneğin; demir atomlarında gördüğümüz sinyal, titanyum atomlarında gördüğümüz sinyalden çok farklı. Bu durum; manyetik alanda bıraktıkları imza ile farklı tür atomları ayırt edebilmemizi sağlıyor ve yöntemimizi çok güçlü hale getiriyor.”
Elementi sadece bir atomdan tanıyabilmesine ek olarak bu yöntem, ayrıca o kadar hassas ki; yan yana duran atomları da ayırt edebiliyor.
New York’taki İleri Bilimsel Araştırma Merkezi’nde çalışan fizikçi Ahmed Duke Şeren, The New York Times gazetesine konuşarak, “Görüntüleme teknolojileri muhteşem biçimde birleştirildi” diyor. “Tıbbi MRI’ler, örnekleri muhteşem biçimde tanımlayabiliyor ancak bu kadar küçük ölçekte değil.”
Takımın, böylesi küçük bir teknoloji için epey büyük planları var. Teknolojinin, yalnızca tekil atomların değil; ayrıca moleküller gibi daha büyük yapıların da manyetik özelliklerini ve dönüş özelliklerini belirlemede olağanüstü kullanışlı olacağına inanıyorlar.
Ayrıca, kuantum sistemleri tanımlamak ve kontrol etmek için de kullanılabilir ve elbette, gelişmekte olan kuantum bilişim alanı için çok faydalı olur.
“Atomların dönüşlerini ve manyetik alanlarını, daha önce hayal edilemeyen bir kesinlikte haritalamak; maddenin yapısı hakkında daha derin bilgiler kazanmamızı sağlıyor ve yeni temel araştırma alanları açıyor” diyor Heinrich.
Araştırma Nature Physics bülteninde yayınlandı.
ScienceAlert
