Gama Işını Lasersıyla Geleceği Karşılmak

Daha fazla evren olabilir mi, bizimkine aynı ya da farklı? Şimdilik bilmiyoruz.  

MCU’da öne çıkan bir kavram olan Stephen Hawking’in çoklu evren teorisi, tüm evrenlerin kendi uzay, zaman, madde, enerji ve fizik kanunlarına sahip olduğu varsayımsal bir küme, henüz kanıtlanmamış ve sadece filmlerin ve teorik fiziğin alanında var. 

Kanıtlamamız gereken şey bir kuantum cihazıdır. Bu, kuantum mekanik etkileri kullanan, kuantum etkileşimlerinin kontrol ve manipülasyonuna dayanarak klasik sistemlerde mümkün olmayan işlevleri gerçekleştiren bir sistemdir.

Fizikte, kuantum (çoğul hâli quanta), herhangi bir fiziksel varlığın en küçük miktarıdır. Örneğin, ışığın kuantumu bir fotondur.

Şimdi, evrenin gizemlerini ortaya çıkarmak için belirli bir kuantum cihaza ihtiyacımız var: bir gama ışını lazerine.

Bu varsayımsal cihaz, sıradan bir lazerin görünür ışık ışınlarını koherent (uyumlu) üretmesi gibi koherent gama ışınları üretebilir. Gama ışını (γ sembolü), atom çekirdeklerinin radyoaktif bozunması gibi yüksek enerjili etkileşimlerden ortaya çıkan nüfuz edici bir elektromanyetik radyasyon biçimidir. Ayrıca güneş patlamaları gibi astronomik olaylardan da oluşur. 

Gama ışınları, X-ışınlarından daha kısa dalga boyuna sahip en kısa dalga boylu elektromanyetik dalgalardan oluşur. Frekansları 30 exahertz’in üzerindedir ve dalga boyları 10 pikometreden küçüktür. Gama ışını fotonları, tüm elektromanyetik radyasyon biçimleri arasında en yüksek foton enerjisine sahiptir.

Birkaç yıl önce, bilim insanları bir pulsar adı verilen ölü yıldızdan şimdiye kadar kaydedilen en yüksek enerjili gama ışınlarını, 20 teraelektronvolt (tev) tespit ettiler; bu, görünür ışığın enerjisinin yaklaşık on trilyon katıdır.

Geçen yılın sonlarında, astrofizikçiler süper kütleli kara delik M87’den gama ışını patlamalarının görüntülerini yakaladılar.

Görsel Kaynağı: University of California

Bu yılın başlarında, iki şimşek liderinin çarpışması üzerine yoğun bir gama ışını flaşının çoklu sensör tespiti gözlemlendi¹. Bu, bir karasal gama ışını flaşının (TGF) şimşek boşalmasıyla senkronize bir şekilde ilk kez gözlemlenmesiydi.

Çeşitli kozmik fenomenlerde gözlemlenen gama ışınları, aynı zamanda belirli deneyler aracılığıyla aktif olarak incelenmekte ve üretilmektedir.

Gama Işını Lazer Deneyleri ve Fizibilite Çalışmaları

Gama ışınları, yüksek enerjili elektromanyetik radyasyonun bir biçimi olup, yüksek nüfuz kabiliyeti ve çeşitli alanlarda birçok avantaj sunar. 

Potansiyel uygulamaları arasında tıbbi görüntüleme, uzay aracı itişi, kanser tedavisi ve yıldızlararası seyahat yer alıyor. Geniş olanakları göz önüne alındığında, dünya çapındaki bilim insanları koherent gama ışınları üretmek için bir gama ışını lazeri ya da graser geliştirmeyi araştırıyor.

Rochester Üniversitesi’nden bilim insanları, bunu gerçekleştirmek için federal fon aldı ve koherent ışık kaynaklarının fizibilitesini inceliyorlar.

1980’lerde, Rochester Üniversitesi’nden Gérard Mourou ve Donna Strickland, lazerlerin tepe gücünü artıran bir teknik olan chirped pulse amplification (CPA) yöntemini icat ettiler ve bu icatları 2018 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü. Ancak gama ışını üreten lazerlerin geliştirilmesi henüz başarılmadı. Bu sorunu ele almak için, yoğun elektron demetlerinin güçlü bir lazer alanıyla çarpışması sırasında yayılan ışınımın koherens özelliklerini araştırıyorlar; bu da koherent gama ışınları üretmenin yolunu anlamalarına yardımcı olacak.

“Koherent gama ışınları üretme yeteneği, yeni ışık kaynağı türleri yaratmada bilimsel bir devrim olurdu; tıpkı görünür ışık ve X-ışını kaynaklarının keşfi ve geliştirilmesinin atomik dünyayı temel anlayışımızı değiştirmesi gibi.”

– Baş araştırmacı, Antonino Di Piazza ve üniversitede fizik profesörü

Elektronların lazerlerle etkileşerek yüksek enerjili ışık yaymasını incelemek için araştırmacılar, önce bir ya da iki elektronun ışık yaymasını gözlemleyecek, ardından çok sayıda elektronla daha karmaşık durumları araştırarak koherent gama ışınları üretmeyi hedefleyecekler.

“Bu şekilde gama ışını üretmeye çalışan ilk bilim insanları biz değiliz,” dedi Di Piazza o zaman. “Ancak bunu tamamen kuantum teorisi—kuantum elektrodinamiği—kullanan bir yaklaşımla yapıyoruz; bu, sorunu ele almanın gelişmiş bir yöntemidir.”

Gama ışını lazerleri geliştirmek için başka bir yaklaşım, nükleer izomer uyarımını içerir.

Birkaç ay önce yayınlanan bir araştırma makalesi, belirli izotopların çekirdeklerini daha yüksek enerjili bir nükleer duruma yükseltme yöntemini açıklamıştı. Nötron bombardımanı kullanılarak izomerik çekirdekler metastabil izomerik durumlara uyarılıyor ve ardından gama ışınlarının uyarılmış yayılımı tetiklenerek çekirdekten koherens elde ediliyor.

Yeni ve “biraz alışılmadık” yöntemleri, nötron bombardımanı sırasında kristal kafesini kaydırarak ‘Graser ikilemini’ çözmeyi amaçlıyor.

“Bu teknoloji, lazer silahları da dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılabilecek son derece güçlü lazerler yaratma potansiyeline sahiptir,” diye belirtti Georgi Benkovski Bulgar Hava Kuvvetleri Akademisi’ne bağlı Havacılık Ekipmanları ve Teknolojileri Bölümü’nden Yordan Katsarov.

Şimdi, Colorado Denver Üniversitesi’nden bilim insanları bir çip yarattılar; bu çip bir gün gama ışını lazerlerinin kilidini açabilir.

Bu çığır açan kuantum cihazı, elinize sığacak kadar küçük olup, daha önce yalnızca devasa parçacık çarpıştırıcılarında mümkün olan aşırı elektromanyetik alanlar üretebilir. Başparmak büyüklüğündeki çip, önümüzdeki yakın gelecekte kilometrelerce uzunluktaki parçacık çarpıştırıcılarının yerini alabilir ve evrenimizin derin gizemlerini çözmemize, çoklu evren teorilerini test etmemize ve kanser hücrelerini atomik seviyede yok eden güçlü gama ışını lazerleri oluşturarak diğer devrim niteliğindeki tıbbi tedavilere olanak tanıyabilir.

Swipe to scroll →

Küçük Bir Çip Gama Lazer Hayallerini Ulaşılabilir Kılıyor

Advanced Quantum Technologies dergisinde, kuantum bilimi, malzemeler ve teknolojilerde teorik ve deneysel araştırmaları kapsayan bir dergide yayınlanan en son çalışma, Haziran sayısının kapağında yer aldı.

Çalışmanın belirttiği gibi, elektromanyetik enerjinin nanometrik sınırlaması plazmonlar kullanılarak mümkündür.

Plazmon, plazma salınımının bir kuantumu olup, plazmalarda veya metallerde elektron yoğunluğunun hızlı salınımıdır. Bu yarı parçacıklar, iletim bandı elektron gazının toplu salınımlarıyla oluşur.

Ve “aşırı plazmonlar, benzeri görülmemiş olanakları serbest bırakır; bunlar arasında eşi benzeri olmayan Petavolt/metre (PV/m) alanlarına erişim de bulunur”; bu, son derece yüksek elektrik alan şiddetleridir ve çalışma, “büyük ölçekli elektromanyetik enerjinin nanometrik sınırlamasıyla parçacık fiziği ve foton bilimlerinde yeni, geniş kapsamlı olanaklar açtığını” belirtiyor.

Bu nedenle, araştırmacılar bu sınıftaki plazmonların kuantum kinetik çerçevesine dayalı bir analitik modelini geliştirdiler.

Bu son atılım, Colorado Denver Üniversitesi’nde, fizik ve kimya anlayışımızı devrim niteliğinde değiştirme amacıyla gerçekleştirildi.

“Bu teknoloji çok heyecan verici çünkü yeni araştırma alanları açacak ve dünyaya doğrudan etki edecek.”

– Aakash Sahai, CU Denver’da Elektrik Mühendisliği Yardımcı Profesörü

Sahai, laboratuvarındaki öğrenci Kalyan Tirumalasetty ile birlikte, bilim camiasına bilim kurgu filmlerini gerçeğe dönüştürmelerine yardımcı olacak yeni bir araç sunmaya daha da yaklaşıyor.

“Geçmişte, bizi ileriye taşıyan teknolojik atılımlar yaşadık; alt-atomik yapı sayesinde lazerler, bilgisayar çipleri ve LED’ler ortaya çıktı. Bu yenilik de malzeme bilimine dayandığı için aynı çizgide,” diye ekledi Sahai; Duke Üniversitesi’nden plazma fiziği doktorası ve Stanford Üniversitesi’nden elektrik mühendisliği yüksek lisansı var.

Bu çalışmada elde edilen, daha önce mümkün olmayan laboratuvarda aşırı elektromanyetik alanlar yaratma yoludur.

Bu elektromanyetik alanlar, bilgisayar çiplerimizden süper parçacık çarpıştırıcılarına kadar her şeyi besler; bu çarpıştırıcılar, altatomik parçacıkları son derece yüksek enerjilerde hızlandırıp çarpıştırarak madde, enerji ve erken evrenin doğasına dair içgörüler elde eder.

Malzemedeki elektronlar son derece yüksek hızlarda titreşip sekerek bu elektromanyetik alanları oluşturur.

Ancak gelişmiş deneyleri gerçekleştirecek kadar güçlü alanlar yaratmak, devasa ve pahalı tesisler gerektirir.

Örneğin, karanlık madde araştıran bilim insanları, İsviçre’de bulunan dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarı CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) gibi makineleri kullanır. LHC, dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısıdır; 16,7 mil (27 kilometre) uzunluğunda süperiletken manyetik halkadan ve parçacıkların enerjisini artıran çeşitli hızlandırma yapılarından oluşur.

Bu ölçekte deneyler yürütmek büyük kaynaklar gerektirir. Sadece maliyetli olmakla kalmaz, aynı zamanda son derece değişken olabilir.

Bu sorunu aşmak için Sahai’nin laboratuvarı, başparmağınız büyüklüğünde silikon (Si) tabanlı çip benzeri bir malzeme geliştirdi.

Silisyum, özellikleri (elektrik iletkenliği) safsızlık eklenerek (doping) değiştirilebilen bir yarı iletkendir ve cep telefonları gibi günlük cihazlarda ve otonom araçlarda bulunan mikroçiplerin üretiminde kullanılır.

Yeni çip benzeri malzeme, yüksek enerjili parçacık ışınlarını yönetebilir ve enerjinin akışını kontrol edebilir. Ayrıca bilim insanlarının kuantum elektron gazının titreşimleri ya da salınımlarıyla üretilen elektromanyetik alanlara erişimini sağlar. Tüm bunlar çok küçük bir alanda gerçekleştiriliyor.

Hızlı hareket (salınımlar) elektromanyetik alanları oluşturur, Sahai’nin tekniği ise malzemenin titreşimle oluşan ısı akışını yönetmesini ve örneği stabil ve bütün tutmasını sağlar.

“Bu kadar yüksek enerji akışını, malzemenin temel yapısını koruyarak yönetmek atılımdır. Bu teknolojik atılım dünyada gerçek bir değişim yaratabilir. Doğanın nasıl çalıştığını anlamak ve bu bilgiyi dünyaya olumlu bir etki yapmak için kullanmakla ilgilidir.”

– Tirumalasetty

Bu teknoloji, uzun çarpıştırıcıları bir çipe küçültebilir ve bilim insanlarının daha önce hiç görülmemiş bir şekilde aktiviteyi gözlemlemesini sağlayabilir.

Üniversite, bu teknoloji için ABD’de ve uluslararası alanda geçici patent başvurularını yapmış ve almıştır.

Bununla birlikte, teknolojinin pratik, gerçek dünya uygulamaları yıllar alacak.

Aslında, teknolojinin temel çalışmaları yedi yıl önce, 2018’de Sahai’nin antimadde hızlandırıcıları üzerine araştırmasını yayınlamasıyla başladı. Şöyle dedi:

“Biraz zaman alacak, ancak ömrüm içinde bu çok muhtemel.”

Bunu söylemişken, evrenin temel ölçeğindeki işleyişini daha iyi anlamamıza ve böylece yaşamları iyileştirmemize büyük potansiyel taşıyor. Sahai’nin belirttiği gibi, bu aynı zamanda gama ışını lazerlerini gerçeğe dönüştürebilir.

“Doku görüntülemesini sadece hücre çekirdeği seviyesinde değil, aynı zamanda atomların çekirdeği seviyesine kadar alabiliriz. Bu, bilim insanları ve doktorların nükleer seviyede neler olduğunu görmelerini sağlayacak ve bu, o kadar küçük ölçeklerde hâkim olan muazzam güçleri anlamamızı hızlandırırken aynı zamanda daha iyi tıbbi tedaviler ve tedaviler geliştirmeye yol açacaktır,” diye açıkladı. “Sonunda, gama ışını lazerleri geliştirerek çekirdeği değiştirebilir ve kanser hücrelerini nano seviyede ortadan kaldırabiliriz.”

“Aşırı plazmonlar” tekniği, çalışmanın başlığı olduğu gibi, çoklu evren olasılığını test etmemize de yardımcı olabilir.

Küçük çip üzerindeki çalışma henüz bitmedi. Sahai ve Tirumalasetty, teknolojinin test edildiği Stanford Üniversitesi tarafından işletilen ve ABD Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından finanse edilen dünya çapında bir tesis olan SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda silikon çip malzemesini ve lazer tekniğini geliştirmeye odaklanacaklar.

Kuantum Vakumu Ultra-Güçlü Lazerlerle Simüle Etmek

Gördüğümüz gibi, kozmostan laboratuvara, evrendeki en aşırı ışık hakkındaki anlayışımız hızla evrimleşiyor.

Uzak pulsarlardan gama ışını patlamalarını yakaladık, süper kütleli kara deliklerin yüksek enerjili patlamalarını izledik ve hatta karasal gama flaşlarını üreten şimşek benzeri çarpışmaları kaydettik. Şimdi, benzer koşulları Dünya’da yeniden yaratmayı öğreniyoruz.

Birkaç ay önce, Oxford Üniversitesi’nden fizikçiler, yoğun lazer ışınlarının hiç ışık olmayan bir bölgede nasıl ışık üretebileceğini simüle ederek teorik bir kavramı gerçeğe dönüştürdüler.

Fizikçilerin başardığı şey, yoğun lazer ışınlarının kuantum vakumunu nasıl etkileyip değiştirebileceğine dair ilk kez 3B simülasyonlar oluşturabilmeleriydi.

Communications Physics dergisinde yayınlanan çalışma, gelişmiş bilgisayar modellemesi kullanarak güçlü lazerlerin kuantum vakumu ile nasıl etkileşime girdiğini simüle etti ve bu süreçte fotonların birbirinden sekerek yeni ışık ışınları ürettiğini ortaya koydu.

Simülasyonlar, kuantum fiziği tarafından öngörülen vakum dört dalga karışımı (FWM) fenomenini yeniden yarattı; bu fenomen, üç odaklanmış lazer darbesinin birleşik elektromanyetik alanının vakumun sanal elektron-pozitron çiftlerini kutuplandırarak ‘karanlıktan ışık’ süreci denilen yeni bir lazer ışını üretmesini öngörür.

“Bu sadece akademik bir merak değil – şimdiye kadar çoğunlukla teorik olan kuantum etkilerinin deneysel onayına doğru büyük bir adım.”

– Çalışma ortak yazarı Peter Norreys, Oxford Üniversitesi profesörü

Simülasyonlar, lazer ışınlarının plazma ya da maddeyle etkileşimini modelleyen gelişmiş bir simülasyon yazılımı (OSIRIS) sürümü kullanılarak çalıştırıldı.

“Bilgisayar programımız, daha önce erişilemeyen kuantum vakumu etkileşimlerine zaman çözünürlüklü, 3B bir pencere sunuyor; bu sayede üç ışınlı bir saçılma deneyine modelimizi uyguladığımızda, kuantum imzalarının tam yelpazesini ve etkileşim bölgesi ile ana zaman ölçeklerine dair ayrıntılı içgörüler yakaladık.”

– Zixin (Lily) Zhang, çalışmanın baş yazarı ve Oxford Fizik Bölümü doktora öğrencisi

Bu modeller, araştırmacılar tarafından lazer şekilleri ve darbe zamanlamaları gibi gerçek deneyleri tasarlamak için kullanılır. Ayrıca, simülasyonlar ışın geometrisindeki küçük asimetrilerin bile sonucu nasıl değiştirebileceği ve etkileşimlerin gerçek zamanlı nasıl ilerlediği konusunda yeni içgörüler sağlayabilir.

Gelecek yüksek enerjili lazer deneylerini planlamaya yardımcı olmanın yanı sıra, ekip bu aracın karanlık madde için önde gelen aday olan hipotetik alt-atomik parçacıklar gibi aksiyonların izlerini aramaya da yardımcı olabileceğine inanıyor.

“En gelişmiş lazer tesislerinde planlanan geniş bir deney yelpazesi, OSIRIS’te uyguladığımız yeni bilgisayar yöntemimiz sayesinde büyük ölçüde desteklenecek,” dedi çalışma ortak yazarı Luis Silva, Lizbon Üniversitesi, Instituto Superior Tecnico profesörü. “Ultra yoğun lazerler, son teknoloji tespit, ileri analiz ve sayısal modellemenin birleşimi, lazer-madde etkileşimlerinde yeni bir çağın temellerini oluşturuyor ve temel fizik için yeni ufuklar açacak.”

Lazer Teknolojisine Yatırım

Gama ışını lazerinin henüz gerçekleşmemiş olması nedeniyle, genel lazer teknolojisiyle uğraşan bir şirketin yatırım potansiyeline bakacağız.

L3Harris Technologies (LHX ) savunma ve uzay havacılığı için gelişmiş fotonik ve yüksek enerjili lazer sistemlerinde büyük bir oyuncudur. Şirket, kompakt boyutu ve yüksek performansı ile tanınan çeşitli lazer sistemleri üretmektedir. 

50,7 milyar dolar piyasa değerine sahip olan LHX hisseleri şu anda 272,31 $’dan işlem görüyor, YTD %29 artış gösterdi. Bu ayın başında şirket hisseleri 280,52 $’a yeni bir zirve yaptı ve Nisan düşük seviyesinden bu yana %45’ten fazla artış kaydetti. Bununla birlikte, EPS (TTM) 8,96 ve P/E (TTM) 30,27.

LHX hissedarları %1,77 temettü veriminden yararlanabilir.

Şirketin finansallarına gelince, L3Harris Technologies 2025 ikinci çeyrek için 5,4 milyar dolar gelir ve 8,3 milyar dolar sipariş bildirdi. Şirketin faaliyet marjı %10,5 ve düzeltilmiş segment faaliyet marjı %15,9 oldu. Seyreltilmiş EPS ise 2,44 $ iken, GAAP dışı seyreltilmiş EPS’deki %16 artış 2,78 $’a yükseltti.

“Etkileyici ikinci çeyrek sonuçları elde ettik; rekor 1,5x kitap-fatura oranı, sağlam organik büyüme ve yedinci çeyrek üst üste yıl bazında düzeltilmiş segment faaliyet marjı genişlemesiyle yönlendirildi,” dedi CEO Christopher E. Kubasik. “Bu, altı çeyrek içinde en güçlü gelir artışımız ve 2026 Finansal Çerçevemize doğru anlamlı ilerlememizle net bir dönüm noktası işaret ediyor.”

Kubasik ayrıca savunmanın “nesiller boyu bir yatırım döngüsüne” girdiğini, ABD ve müttefik bütçelerinin hızla büyüdüğünü belirtti ve bu “hızlanan” talebe karşı şirketin portföyünün, “sürdürülebilir karlı büyüme ve uzun vadeli değer yaratımı” elde etmek için kilit büyüme alanlarıyla uyumlu olduğunu vurguladı.

En Son L3Harris Technologies (LHX) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeleri

Sonuç

Bilim insanları ve mühendisler ışık ve maddenin sınırlarını sürekli zorlamaktadır. Bu tür ilerlemeler, gama ışını lazerlerinin sadece bir teoriden dönüştürücü bir teknolojiye doğru ilerlemesini sağlıyor. Bu aşırı ışık biçimini kullanmak, sadece fiziği yeniden tanımlamakla kalmayıp, aynı zamanda tıbbı, enerjiyi ve evrenin kendisine dair anlayışımızı da yeniden şekillendirebilir!

En iyi kuantum bilişim şirketlerinin listesi için buraya tıklayın.

Referanslar:

1. Wada, Y., Morimoto, T., Wu, T., Wang, D., Kikuchi, H., Nakamura, Y., Yoshikawa, E., Ushio, T., & Tsuchiya, H. Şimşek liderlerinin çarpışmasıyla ilişkili aşağı yönlü karasal gama ışını flaşı. Science Advances, 11(21), eads6906, 21 Mayıs 2025 tarihinde yayınlandı. https://doi.org/10.1126/sciadv.ads6906
2. Katsarov, Y. Gama ışını lazeri geliştirmek için yeni bir yaklaşım. Environment. Technology. Resources. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, 4, 467–474, 2025 tarihinde yayınlandı. https://doi.org/10.17770/etr2025vol4.8388
3. Sahai, A. A. Aşırı plazmonlar. Advanced Quantum Technologies, 19 Mayıs 2025 tarihinde yayınlandı. https://doi.org/10.1002/qute.202500037
4. Zhang, Z., Aboushelbaya, R., Ouatu, I., ve diğerleri. 3D’de yarı-klasik kuantum vakumunun bilgisayar modellemesi. Communications Physics, 8, 224, 5 Haziran 2025 tarihinde yayınlandı. https://doi.org/10.1038/s42005-025-02128-8