Tek Gaz Atomunun Küçük Etkisi Bir Nanoparçacıkla Ortaya Çıkarıldı

Düşünülebilecek en nazik dokunuşlardan biri: tek bir gaz atomunun değmesi. Şimdi bilim insanları bu dokunuşun etkisini ölçtü.

Mümkün olan en boş vakum odasında asılı duran bir nanoparçacık, tek tek gaz atomları veya molekülleri tarafından çarpıldığında sallandı; bilim insanları bu buluyu 23 Ekim’de yayımlanan Physical Review Letters dergisinde bildirdi.

Bir gazın uyguladığı kuvvet genellikle birçok atom veya molekülün aynı anda etrafında zıplamasının sonucudur: Balonun içindeki havanın onu şişirip tutması gibi. Ancak tek bir atom da çok küçük bir kuvvet uygulayabilir. Bu kuvveti algılamak için araştırmacılar, vakum odasında asılı duran, çapı yalnızca 100 nanometre ve kütlesi yaklaşık bir trilyonda bir gram olan bir cam küreyi bir lazerle asılı tuttular. Ardından, oda içine az miktarda ağır bir gaz eklediler; bunlar krypton, ksenon veya kükürt hezaflorid. İlk ikisi atomlardan oluşan gazlar iken, üçüncüsü moleküllerden oluşuyor.

Nanoküre, tek bir gaz parçacığından yaklaşık 10 milyon kez daha kütleydi, bu da çarpmanın etkisini son derece algılamayı zorlaştırıyordu. Ancak küreden yansıyan ışınları izleyerek araştırmacılar, bir gaz parçacığı tarafından çarpıldığında kürenin çok küçük hareketlerini ölçebildiler. Ortaya çıkan darbeler, bir saniyenin bir trilyonda birinde etki eden bir newtonun bir milyarda biri kadar küçüktü. Çarpışmaların sıklığı da araştırmacılar odaya daha çok gaz ekleyip iç basıncı artırdıkça arttı.

Bu, yöntemin olası bir uygulamasına işaret ediyor. “Bu, basıncı çok iyi bir şekilde algılamayı sağlayabilir,” diyor Yale Üniversitesi fizikçisi Yu-Han Tseng; özellikle çok düşük basıncın olduğu yerlerde — uzayda veya vakum odalarında. Sistem, Tseng ve arkadaşlarının incelediği farklı gaz türlerini de ayırt edebilir, çünkü her biri nanoparçacıkla farklı biçimde etkileşiyordu.

Bu tür bir aygıt, uzaydaki parçacıkların hatta başka dünyalardaki parçacıkların bileşimini açığa çıkarmaya yardımcı olabilir, diyor Tseng. “Bunu başka bir gezegene yerleştirip oradaki ortamı çalıştırmak için kullanabileceğinizi hayal edebilirsiniz.”