üç kanunu bozunmasının keşfi;Halley Kuyruklu yıldızının dinamiklerinin kaotikliğinin gösterilmesi ve basit bir harita ile tanımlanması.

Chrikov temelde kaotik özellikleri tanımlayan Chrikon standart haritasını ve çeşitli uygulamarını buldu. Bu haritanın kuantum versiyonu, kurallı tekmelenmiş döndürücü modelini kanıtladı ve gözlemlenen kuantum kaosundaki dinamik olarak yerinin saptanması fenomenini ispatladı. Örneğin, mikrodalga alanında Rydberg atomu ve hidrojen ile deneyi.

Deterministik kaos fiziksel teorisi; güneş sistemi dinamiklerindeki uygulamarı, plazma manyetik kapanlarındaki ve hızlandırıcılardaki parçacık dinamiklerini ve sayısız diğer sistemi bulan Boris Chirikov tarafından geliştirildi.







Lazer soğutma

Lazer soğutma; atomik ve moleküler örneklerin bir veya daha fazla lazer alan ile etkileşimi ile mutlak sıfıra yakın derecede soğutulduğu birçok tekniği ifade etmektedir. 

Lazer soğutmanın ilk örneği, ve ayrıca hala en yaygın yöntem (öyle ki hala çoğunlukla basitçe ‘lazer soğutma’ olarak bahsedilir) Doppler soğutmadır. Lazer soğutmanın diğer yöntemleri şunlardır:

Bir lazer fotonu atoma çarpar ve atomun lazerden aldığından daha fazla ortalama enerjisi olan fotonlar yaymasına sebep olur. Enerji farklılığı, atomlar arası termal uyarılmalardan kaynaklanmaktadır. Ve termal uyarılmalardan oluşan bu ısı ışığa dönüştürülür, ki bu da atomu foton olarak bırakır. Buna ayrıca momentumun korunumu yasası açısından da bakılabilir. Bir atom bir lazer ışınına doğru giderken ve lazerden bir foton atom tarafından alınırken, atomun momentumu atomun aldığı fotonun momentumunun miktarı kadar azalır. 
Fotonun momentumu: p = E/c = h/λ
Bir hovercraft üzerinde uçtuğunuzu düşünün. Bir yönde belirli bir hızda hareket ediyorsunuz (örneğin; kuzeye doğru). Size doğru dört bir yandan (sağ, sol, ön, arka) ağır metalik toplar atılıyor. Ama siz sadece direkt olarak önünüzden gelen topları yakalayabiliyorsunuz. Eğer bu topların birini yakalayacak olsaydınız momentumun korunumu yasası sebebiyle yavaşlardınız. Sonuçta, bununla beraber, topu atmak zorundasınız, ama topu attığınız yön tamamen rastgele olacak. Momentumun korunumu sebebiyle, topu atmak topun tersi yönünde hızınızı arttıracak. Bununla beraber, “atılma” yönü rastgele olduğu için hızınıza olan bu katkı ortalama olarak yok olacak. Bu yüzden ileri doğru hızınız azalacak (tercihen topları önde yakalama sebebiyle) ve sonunda hareketleriniz tamamen topları yakalama ve atmanın geri tepme kuvveti tarafından belirlenecektir.

η = P/P

η = soğutma verimliliği

P = aktif maddenin soğutma gücü

P = pompa ışık kaynağına giren elektrik gücü

h/λ = p = mv

h = Planck değişmezi (h = 6.626∙〖10〗 J∙s)

λ = de Broglie dalgaboyu

p = atomun momentumu

m = atomun kütlesi

v = atomun hızı

Örnek:
λ = h/mv = λ/x

x = v hızındaki m kütleli bir atomun momentumunu durdurmak için gerekli fotonların sayısı

Na Atomu 

m = 3.818∙〖10〗 kg/atom

v ≈ 300metre/saniye

λ = 600 nm

λ/x = h/(m v ) ⟹ x = 10372

Sonuç: Yaklaşık 300 m/s hızındaki bir sodyum atomunun momentumunu durdurmak için totalde 10372 foton gereklidir. Lazer soğutma deneyleri, bir lazerden saniyede 10^7 foton yayıldığını açığa vurmuştur. Bu sodyum atomu uzayda 1 milisaniyede durdurulabilir.

Genellikle manyetik hapsetme kuvvetinin eşlik ettiği Doppler soğutma yöntemi, şimdiye kadarki en yaygın lazer soğutma yöntemidir. Bu yöntem düşük yoğunluktaki gazları Doppler soğutma limitine soğutmak için kullanılır. Bu limit Rubidyum 85 için yaklaşık 150 mikrokelvindir. Doppler soğutma çok özel bir enerji düzeyi yapısı gerektirdiği için metot küçük bir miktar elemente sınırlıdır.

Doppler soğutmada, ışığın sıklığı atomdaki bir elektron geçişinin biraz altında ayarlanır. Işığın ayarı geçişin “kırmızı” (yani daha düşük sıklıkta) sına dönüşür. Böylece atomlar, Doppler etkisi sebebiyle, ışık kaynağına doğru hareket ederse daha çok foton alırlar. Böylece, eğer iki zıt yönden ışık uygulanırsa atomlar her zaman hareket yönlerinin tersini gösteren lazer ışınından daha fazla foton saçacaklardır. Her bir saçılım olayında atom fotonun momentumuna eşit bir momentum kaybeder. Eğer uyarılmış durumdaki atom aynı zamanda bir foton alırsa aynı miktarda momentum ile ters tepilecektir, ama bu rastgele bir yönde olacaktır. Baştaki momentum kaybı hareket yönünün tersinde olduğu için, takip eden momentum kazanımı rastgele yönde iken, emme ve yayılım sürecinin genel sonucu atomun hızını azaltmasıdır (ilk hızının saçılan tek bir fotondan gelen geri tepme hızından daha fazla olması şartı ile). Eğer emme ve yayılım süreçleri birçok kez tekrarlanırsa, ortalama hız ve dolayısıyla atomun kinetik enerjisi azalacaktır. Çünkü bir grup atomun sıcaklığı, ortalama rastlantısal iç kinetik enerji ölçeğidir. Bu, atomları soğutmaya eşdeğerdir.

Protonların bir maddeden ısıyı uzaklaştırmak için kullanıldığı ve bu şekilde maddenin soğutulduğu birtakım benzer süreçler lazer soğutma olarak ifade edilir. Olay, anti skokes fluoerans aracılığıyla gösterilmiştir. Ayrıca aynı etkiyi yaratmak için hem elektrik ışıklı üst-dönüşme hem de foto-ışıklı üst-dönüşme üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bunların birçoğunda, ışığın bağdaşımı süreç için gerekli değildir. Ancak, daha fazla ışık saçılımını sağlamak için genellikle lazerler kullanılır.

Lazer soğutma öncelikle mutlak sıfır (0K, −273.15 °C, −459.67 °F) a yakın sıcaklıklara ulaşmak için Kuantum Fizik deneylerinde kullanılır. Bu, sadece bu ısı seviyesinde oluşabilecek kendine has kuantum etkilerini gözlemlemek için yapılır. Lazer soğutma genellikle elementleri soğutmak için sadece atomik düzeyde kullanılmıştır, ancak daha büyük ölçeklerde ilerleme olmaktadır. 2007’de bir MIT ekibi lazer soğutma ile bir makroölçek (1 gram) nesneyi 0.8 K’ye soğutmayı başarmıştır. 2011’de Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden ve Viyana Üniversitesinden bir ekip, lazer soğutma ile nano-ölçek (10 μm x 1 μm) mekanik bir nesneyi kuantum temel durumuna ilk kez soğutan ekip olmuştur.






Galile Değişmezliği

Galile değişmezliği ya da Galile göreliliği der ki; hareket kanunlarının hepsi eylemsiz çerçeve içinde olur. Galileo Galilei bu prensibi ilk olarak 1632’de Dialogue Concerning the Two Chief World Systems adlı kitabında kullanmıştır. Prensibi açıklarken gemi örneğinin vermiştir. Sakin bir denizde, hiçbir yere çarpmadan sabit hızda giden gemide, güvertenin altında olan bir gözlemci geminin hareketsiz ya da hareket edip etmediğini söylemez demiştir. Bir diğer güzel örnekse; dünyamız saniyede 30 kilometre hızla dönmektedir ve güvertedeki gözlemci gibi biz de dünya hakkında aynı şeyleri söyleyebiliriz ki teknik olarak bu eylemsiz çerçeve kuralına uymasa da.

Özel olarak, Galile değişmezliği terimi bugün birçok prensibin yerine kullanılmaktadır, klasik mekaniğin kullanımıdnda olduğu gibi yani Newton kanunları bütün eylemsizlik çerçeve konularını içinde barındırmaktadır. Bu yazıda bu durum bazen Newton göreliliği olarak da kullanılacaktır.

Newton’un teorileri arasından aksiyomlar:


Galile göreliliği şöyle gösterilebilir. İki tane eylemsiz çerçeve olduğunu düşünelim. Biri "S" ve diğeri "S' ". "S" deki olacak olan bir fiziksel olayın konumu "r" = ("x", "y", "z") olsun ve zamanı "t" olsun. Aynı durum "S' " içinde geçerli. Üstteki ikinci aksiyomdan, iki çerçeveden bir tane zaman senkronize olacaktır "t" = "t' ". "S' " deki hareket, "S" e göre düzgün bağıl hızı "v" olsun. "S" de bir nokta cismin konumu "r" = "r"("t") olur. Ve de buradan

Objenin hızı, konumdan türetilen zamandan verilir:

Bir diğer türev iki çerçevedeki ivmeyi verir:

Bunlar Galile göreliliğin basit fakat çok önemli sonuçlarıdır. Farz edelim ki kütle iki çerçevede değişmesin, yukarıdaki denklikler Newton’un mekanik yasalarını gösteriyor. Eğer bir tanesi bir çerçevede geçerliyse diğer tüm çerçevelerde geçerlidir demektir. Mutlak uzayda durum geçerli oluyorsa, Galile göreliliğinde de geçerli oluyordur.
Bir karşılaştırma Newton’un göreliliği ve özel görelilik arasında yapılabilir.
Newton’un teorisinden bazı varsayımlar ve özellikler:

Özel görelilikten karşılaştırmalar:
Bütün teoriler eylemsiz çerçevenin olduğunu varsayar. Uygulamada, çerçevenin büyüklüğü ile kuralların geçerli kalması büyük farklılık gösterir, yerçekimsel gelgitlere bağlıdır.
Newton kanunlarının geçerli olduğu eylemsiz çerçevelerde, çerçeveler yaklaşık 10 ışık yılı genişler.

Özel görelilikte, mesela Einstein kabininde, kabinler yerçekimli ortamlarda serbest düşerler. Einstein’ın düşüncesine göre, bir adam yerçekim olmayan bir kabinde bulunursa eylemsiz çerçeveye yakın bir ortamda bulunmuş olur. Fakat, kabin küçük olduğu için etrafındaki şartlardan etkilenir yani yerçekimi alanı dış dünyayla paralel sayılır. Newton kanunlarıyla kıyaslandığında, bu durum eylemsiz yerçekimini büyük derecede azaltır. Mesela, dünyamızın etrafında dönen yapay uydular kabin olarak düşünülebilir. Fakat, mantıken mikro yerçekimde olsa dünyadan dolayı kabin etkilenecektir.

Genel olarak, evrendeki yerçekimi alanı lokal eylemsiz çerçevenin ölçüsünü belirleyecektir. Mesela bir uzay gemisi, kara deliğe ya da nütron yıldızına girdi ve gelgit kuvvetlerine mağruz kaldı ve parçalandı. Bu tür kuvvetler astronotlar için rahatsız edici bir durum olabiliyor.(eklem yerlerine baskı ve dudaklarını genişletmekte zorlanıyorlar) Ölçü daha çok azaltıldığında tüm kuvvetler neredeyse bir farenin üzerinde bile etkili olmuyor. Durumu özetlersek, eğer ölçü doğru seçilmiş olursa, serbest düşme çerçevesi lokal eylemsiz olur.

Maxwell denklemlerinin yönettiği elektromanyetizmanın sahip olduğu farklı simetrilerin ve Lorentz değişmezliğinin, değişen hızdan etkilenen zaman ve uzunluk altında lorentz dönüşümleri tarafından tanımlanmıştır.

Albert Einstein’ın formülüze ettiği özel görelilik, tamamen tutarlılık gösterdiği elektromanyetizma ve mekanik yeniden gözden geçirilmiştir ve Lorentz değişmezliği Galile değişmezliği ile yer değiştirmiştir.Günlük yaşantımızdaki düşük bağıl hızlarda Lorentz değişmezliği ile Galile değişmezliği neredeyse aynıdır fakat yüksek bağıl hızlarda, ışık hızı gibi, bunlar farklı