Doç. Dr. Serdar Elhatısarı’nın liderlik yaptığı projede Almanya, Güney Kore, ABD, Çin ve Fransa’dan bilim insanları da yer alıyor. Elhatısarı, “Bulgularımızı bilim camiasıyla paylaşmanın heyecanını duyuyoruz ve bu projede geliştirilen yöntemlerin, kuantum çok-parçacık sistem araştırmalarında çok önemli ilerlemelere vesile olacağını öngörüyoruz.” dedi.
Gaziantep İslam Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, güçlü kurumsal kültürü, girişimcilik ruhu ve sürekli gelişime açık dinamizmi ile bilime ve topluma yön vermeye devam ediyor. Son olarak, Doç. Dr. Serdar Elhatısarı’nın liderliğinde yürütülen ve dünyanın çeşitli ülkelerinden bilim insanlarının da dahil olduğu iş birliği projesi, dünyanın en prestijli dergilerinden biri olan Nature'da yayınlandı.
HESAPLANAMAZ SANILAN SİSTEMLERİN ARAŞTIRILMASI ARTIK MÜMKÜN!
Araştırmanın Türkiye, Almanya, Güney Kore, ABD, Çin ve Fransa’dan bilim insanlarının dahil olduğu uluslararası bir işbirliği ile gerçekleştirildiğini ifade eden Doç. Dr. Serdar Elhatısarı, şöyle konuştu:“Bu projede geliştirilen ve ‘dalga fonksiyonu eşleştirme’ olarak adlandırılan yöntem, atom altı parçacıklar arasındaki karmaşık etkileşimleri hesaplanabilir formlara dönüştürerek teori ile deneysel veri arasındaki boşluğu kapatmaktadır; bu da, Monte Carlo işaret salınımları nedeniyle hesaplanması imkansız olan sistemlerin araştırılmasına olanak tanımaktadır. 'Wave function matching for solving the quantum many-body problem' başlıklı Nature yayını, nükleer örgü etkin alan teorisi kapsamında yapılan hesaplamalarla gösterildiği gibi, teorik ve hesaplamalı nükleer fizikte önemli bir dönüm noktasına işaret etmektedir. Geleneksel ab-initio hesaplamalarındaki sınırlamaların üstesinden gelen dalga fonksiyonu eşleştirmesi, nükleer yapı ve reaksiyon hesaplamalarının doğru ve pratik simülasyonları için yeni çözümler sunmaktadır. Dahası, dalga fonksiyonu eşleştirmenin çok yönlülüğü nükleer fiziğin ötesine geçerek çeşitli kuantum çok-parçacık sistemlerinde de potansiyel uygulamalar önermektedir.”
YAYIN HAKKINDA
Evreni dolduran madde, atomların bir araya gelmesiyle oluşur. Atomlar ise protonlar, nötronlar ve elektronlar gibi atom altı parçacıklardan meydana gelir. Bu küçük dünyada, gündelik yaşamda gözlemlediğimiz Newton yasaları yerine kuantum mekaniği yasaları geçerlidir. Atom çekirdeklerinin incelenmesinde, kuantum mekaniği yasaları çerçevesinde formüle edilen kuantum çok-parçacık teorileri kullanılır, çünkü bu çekirdekler çok sayıda proton ve nötron içerir. Karmaşık sistemleri, özellikle atom çekirdeklerini incelemek için teorik nükleer fizikçiler yaygın olarak ab-initio yöntemlerini kullanır. Bu yöntemlerle, kuantum çok-parçacık teorileri çerçevesinde atomların yapısındaki temel parçacıkları ve bunlar arasındaki etkileşimleri aslına en uygun bir şekilde tanımlayarak teorik hesaplamalar yapılır. Ab-initio hesaplamalar, atom çekirdeklerinin henüz gözlemlenmemiş özellikleri, nükleer yapı ile temel parçacıkların (protonlar ve nötronlar) etkileşimleri arasındaki bağlantılar gibi önemli problemleri ele almayı amaçlar. Ancak günümüzde tanımlı bazı ab-initio yöntemler, atom çekirdeği gibi karmaşık etkileşimlerin mevcut olduğu sistemlerde güvenilir sonuçlar elde etme konusunda zorluklar yaşamaktadır. Bu zorlukların başında kuantum Monte Carlo simülasyonları gelir. Kuantum Monte Carlo simülasyonlarında, ölçümler ve hesaplamalar rastgele veya stokastik süreçler kullanılarak gerçekleştirilir. Kuantum Monte Carlo simülasyonları çok güçlü ve etkili bir yöntem olmasına rağmen, işaret salınımı olarak bilinen önemli bir soruna sahiptir. İşaret problemi, temel parçacıklar arasındaki etkileşimin sadeleştirildiği durumlarda neredeyse tamamen yok olurken, gerçekçi etkileşimler dikkate alındığında hatalı tahminlere yol açabilecek derecede ciddi hale gelir.
Dalga fonksiyonu eşleştirme yöntemi, bir ab-initio yaklaşım olan nükleer örgü etkin alan teorisinde kullanılarak, hafif ve orta-kütleli atom çekirdeklerinin, nötron ve nükleer maddenin özellikleri için deneysel verilerle mükemmel uyumlu sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu bulgular, atom çekirdeklerinin bağlanma enerjilerini, yük yarıçaplarını ve nükleer madde özelliklerini eş zamanlı olarak ab-initio teoriler kapsamında yüksek hassasiyetle hesaplayabilme konusunda süregelen zorlukları ortadan kaldırması açısından umut vaat etmektedir. Modern nükleer kuvvetleri ve karmaşık hesaplama tekniklerini sorunsuz bir şekilde birleştiren dalga fonksiyonu eşleştirme yöntemi, atom çekirdeklerinin detaylı yapılarının anlaşılması konusunda önemli bir mihenk taşını temsil etmektedir.
Serdar Elhatisari, Lukas Bovermann, Yuan-Zhuo Ma, Evgeny Epelbaum, Dillon Frame, Fabian Hildenbrand, Myungkuk Kim, Youngman Kim, Hermann Krebs, Timo A. Lähde, Dean Lee, Ning Li, Bing-Nan Lu, Ulf-G. Meißner, Gautam Rupak, Shihang Shen, Young-Ho Song, and Gianluca Stellin: Wave function matching transformation for solving the quantum many-body problem, Nature,
DOI: 10.1038/s41586-024-07422-z,
İletişim:
Doç. Dr. Serdar Elhatısarı
Gaziantep İslam Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Temel Mühendislik Bilimleri
Tel : +90 (342) 909 75 00 - 2212
Eposta : serdar.elhatisari@gibtu.edu.tr