Page 28 - LabMedya - 79

28 KIMYA

SİMÜLASYONLAR
CEPTE.WEBDE.TABLETTE
www.labmarket.com.tr | / labmarketcomtr
YENİ BİR KATI HİDROJEN
Endişelenmeyin; laboratuvarınız
için aradığınız her şey burada! FAZINI ÖNGÖRÜYOR

Evrende en bol bulunan element olan hidro- kullandılar.
LabMarket, artık jen, uzayın büyük bölümünü dolduran tozdan Üçü, katı fazda olağandışı bir şey fark ettik-
yıldızların çekirdeklerine ve Dünya’daki birçok
parmaklarınızın ucunda! maddeye kadar her yerde bulunur. Bu hidrojeni lerinde tam bir resim oluşturmak için farklı
sıcaklık ve basınçları araştırıyorlardı. Katı hid-
incelemek için yeterli bir neden olabilir, ancak
Cep uygulamamızla tek tek atomları aynı zamanda sadece bir pro- rojendeki moleküller normalde küreye yakın ve
ton ve bir elektron ile herhangi bir elementin
altıgen yakın paketlenmiş olarak adlandırılan
size daha yakınız. en basitidir. Illinois Üniversitesi Urbana-Cham- bir konfigürasyon oluştururken (Ceperley bunu
istiflenmiş portakala benzetti), araştırmacılar
paign’de fizik profesörü olan David Ceperley’e
göre bu durum hidrojeni madde teorilerini moleküllerin oval şekiller haline geldiği bir faz
formüle etmek ve test etmek için doğal bir gözlemlediler. Ceperley bunları yumurta benzeri
25-27 EKİM 2023 ZİYARETİMİZE başlangıç noktası haline getiriyor. olarak tanımladı.
BEKLİYORU Z
İSTANBUL LÜTFİ
KIRDAR Aynı zamanda Illinois Kuantum Bilgi Bilim ve Jensen, “Bildiğimiz bir şeyin teorisini geliştir-
Teknoloji Merkezi’nin de bir üyesi olan Ceperley, mek gibi çok da iddialı olmayan bir hedefle
hidrojen atomlarının katılar, sıvılar ve gazlar başladık,” diye hatırlıyor. “Ortaya çıkan yeni
gibi maddenin farklı fazlarını oluşturmak üzere bir davranış vardı. Aslında, yüksek sıcaklık ve
nasıl etkileşime girdiğini ve birleştiğini incele- basınçlarda baskın davranış buydu ve eski
mek için bilgisayar simülasyonları kullanıyor. teoride buna dair hiçbir ipucu yoktu.”
Ancak bu olguların gerçek anlamda anlaşılması
kuantum mekaniği gerektiriyor ve kuantum Araştırmacılar, sonuçlarını doğrulamak için
mekanik simülasyonları maliyetli. Ceperley ve makine öğrenimi modellerini, QMC’den daha
çalışma arkadaşları, görevi basitleştirmek için, az doğru olan ancak çok daha fazla atomu
kuantum mekanik simülasyonlarının benzeri barındırabilen yaygın olarak kullanılan bir tek-
görülmemiş sayıda atomla gerçekleştirilmesi- nik olan yoğunluk fonksiyonel teorisinden elde
ne olanak tanıyan bir makine öğrenme tekniği edilen verilerle eğittiler. Basitleştirilmiş makine
geliştirdi. Physical Review Letters dergisinde öğrenimi modelinin standart teorinin sonuçla-
yayınladıkları raporda, yöntemlerinin geçmiş rını mükemmel bir şekilde yeniden ürettiğini
teorilerin ve deneylerin gözden kaçırdığı yeni buldular. Araştırmacılar, büyük ölçekli, ma-
bir tür yüksek basınçlı katı hidrojen bulduğunu kine öğrenimi destekli QMC simülasyonlarının
belirttiler. etkileri açıklayabildiği ve standart tekniklerin
yapamadığı tahminleri yapabildiği sonucuna
Ceperley, “Makine öğreniminin bize çok şey vardılar.
öğrettiği ortaya çıktı” dedi. “Önceki simülas-
yonlarımızda yeni davranışların işaretlerini Bu çalışma Ceperley’in işbirlikçileri ile bazı de-
görüyorduk, ancak onlara güvenmiyorduk neyciler arasında bir tartışma başlattı. Hidroje-
çünkü sadece az sayıda atomu barındırabili- nin yüksek basınç ölçümlerini yapmak zordur,
yorduk. Makine öğrenimi modelimizle, en doğru bu nedenle deneysel sonuçlar sınırlıdır. Yeni
yöntemlerden tam olarak yararlanabildik ve tahmin, bazı gruplara sorunu yeniden gözden
gerçekten neler olup bittiğini görebildik.” geçirme ve hidrojenin aşırı koşullar altındaki
davranışını daha dikkatli bir şekilde keşfetme
Hidrojen atomları kuantum mekaniksel bir sis- konusunda ilham verdi.
tem oluşturur, ancak tam kuantum davranışla-
rını yakalamak bilgisayarlarda bile çok zordur. Ceperley, yüksek sıcaklıklar ve basınçlar al-
Kuantum Monte Carlo (QMC) gibi son teknoloji tında hidrojeni anlamanın, esas olarak hidro-
ürünü bir teknik, yüzlerce atomu uygun bir jenden oluşan gazlı gezegenler olan Jüpiter
şekilde simüle edebilirken, büyük ölçekli faz ve Satürn’ü anlamamızı geliştireceğini belirtti.
davranışlarını anlamak, binlerce atomun uzun Jensen, hidrojenin “basitliğinin” bu maddeyi
süreler boyunca simüle edilmesini gerektirir. çalışmak için önemli kıldığını da sözlerine ek-
ledi. “Her şeyi anlamak istiyoruz, bu yüzden
QMC’yi daha çok yönlü hale getirmek için, iki saldırabileceğimiz sistemlerle başlamalıyız”
eski yüksek lisans öğrencisi, Hongwei Niu ve dedi. “Hidrojen basittir, bu yüzden onunla başa
Yubo Yang, QMC simülasyonları ile eğitilmiş çıkabileceğimizi bilmeye değer.”
ve QMC’nin kendisinden çok daha fazla ato-
mu barındırabilen bir makine öğrenimi modeli Kaynaklar:
geliştirdiler. Daha sonra bu modeli doktora
sonrası araştırma görevlisi Scott Jensen ile Ê Phys
birlikte çok yüksek basınçlarda oluşan katı Ê bilimoloji.com
hidrojen fazının nasıl eridiğini incelemek için