Çıplak gözle tek bir fotonu görebilir misiniz?

Işığın nasıl çalıştığını kavramak her zaman kolay değil. Işık bir parçacık, ama aynı zamanda da bir dalga ve üstelik de güçlü olabilen bir dalga. Fotonlar genellikle toplu halde dolaşırlar -güneşten geliyorlarsa metrekare başına katrilyonluk bir yoğunluktan söz ediyoruz. Peki ya bütün bir dalganın üzerinize çarpması yerine, sadece tek bir ışık damlası çarparsa? Başka bir deyişle, insan gözünün tek bir fotonu görmesi mümkün mü?

Işığı gördünüz mü?

Cevap, tek kelimeyle “evet”. Fakat daha kesin, iki kelimelik cevap, “evet, sanki” olabilir. Nature Communications’ta 2016’da yayımlanan bir çalışmada, tek bir fotonun parlamasını saptamaları istenen denekler, bunu şans olarak kabul edilebilecek düzeyden daha yüksek bir oranda doğru şekilde gerçekleştirdi. Bunun anlamı, zor olsa bile, beynin o küçücük veri parçasını işleyebilir olduğu. Aslında gerçekten de “işlemek”, “görmek”ten daha iyi bir kelime. Fizikçi Alipashi Vaziri’nin dediği gibi, “En şaşırtıcı şey, bunun ışığı görmek gibi olmaması. Hayal gücünün eşiğinde, neredeyse bir his.”

Deneyde, üç erkek katılımcı toplam 30.767 denemeden geçti. Denemeler şu şekilde devam etti: Erkek deneke gözlerinin karanlığa uyum sağlaması için 40 dakika verildi. Ardından, tek seferde biri göz küresine, diğeri ise makine sensörüne giren iki ışık parçacığı oluşturan bir foton tabancasına odaklanan optik sisteme bağlandı. Bir düğmeye bastığında, aralarında bir saniye olan iki ses duyuyordu. Bu seslerden birine, tek bir foton da eşlik edebiliyordu. Fotonun ateşlenip ateşlenmediğini ve hangi sesle birlikte ateşlendiğini cevaplaması gerekiyordu. Daha sonra cevabının doğru olup olmadığını öğreniyordu. Görünüşe göre bu cevaplar şanstan daha fazlasıydı: Katılımcılar yüzde 51,6 oranında doğru tahminde bulundular.

Bu çok etkileyici görünmeyebilir, ancak istatistiksel olarak anlamlı bir seviyeye ulaşmak için yeterli deneme yapıldı, yani matematik, bunun rastgele bir şans olmadığını gösteriyor. Hatta testin beklenmedik bir sonucu daha da ilginçti: Deney, bir dereceye kadar yapılan “hazırlığın” beynin fotonları yakalamasını kolaylaştırabileceğini gösterdi. Erkekler bir fotonu doğru bir şekilde tanımladıklarında, 10 saniye içinde gördükleri bir sonraki fotonu doğru tanımlama olasılıkları daha yüksekti – başarı oranları bu belirli alt grup için yüzde 56’ya yükseldi.

Gölge etmek

Hemen tek foton işaret feneriniz üzerinde çalışmaya başlamayın. Bazı araştırmacılar, 2016’da yapılan deneyin genelleştirilmiş herhangi bir sonuca varmak için yeterli olmadığını öne sürdüler. Belki de sadece minik ışıkları görme konusunda gerçekten iyi (veya gerçekten kötü!) üç kişiyi seçmiş olabilirlerdi. Yine de 1942’den beri, göz çubuk hücrelerinin tepki vermek için sadece tek bir fotona ihtiyaç duyduğunu biliyoruz. Bu yüzden mesele pek de beynin arka plan sesi olarak tanımladığı şeyle ilişkisini kesme eğilimi olarak gözün duyarlılığı değil. Tek bir fotonu saptama yeteneği, özellikle de parçacıklar tek başına bulunmadığından ve kendi başlarına çok fazla şey ifade etmediklerinden, yakın zamanda işe yarayacak gibi görünmüyor. Bununla birlikte, insan beyninin aynı anda üç fotonu mükemmel bir şekilde tespit edebildiği ve görüş keskinliğiyle ilgili bu iki fotonun daha büyük bir fark yaratma ihtimalinin olmadığı ortaya koyuldu. Yine de biyolojik sistemlerde bu hassasiyet derecesinin mümkün olması, gelecekteki teknolojiyle yapılabilecekler için iyiye işaret.

Haber kaynağı: https://curiosity.com/topics/can-you-see-a-single-photon-with-your-naked-eye-curiosity/