Fizikçiler Yeni Bir Zaman Kuasikristali Türü Yarattı - Bir Elmasın İçinde

Fizikçiler, lazerle şoklanmış bir elmasta, zaman içinde kalıpların yapılandırıldığı ancak tekrar etmediği bir zaman kuasikristalinin ilk gerçek örneği olduğuna inandıkları şeyi yarattılar. Bu ince bir ayrım, ancak kuantum araştırma ve teknolojisinin gelişmesine yardımcı olabilecek bir ayrım.

ABD'deki Washington Üniversitesi'nden fizikçi Chong Zu, “Kuantum belleği uzun süreler boyunca depolayabilirler, esasen RAM'in kuantum analogu gibi” diyor. “Bu tür bir teknolojiden çok uzaktayız. Ancak bir zaman kuasikristali yaratmak çok önemli bir ilk adım.”

ABD'li teorik fizikçi Frank Wilczek tarafından 2012 yılında teorik olarak öngörülen ve 2016 yılında ilk kez gözlemlenen zaman kristalleri, normal katıları oluşturan desenli atomik matrise fazladan bir şeyler ekliyor.

Elmas, kuvars ve tuz gibi kristal malzemeler, içindeki parçacıkların dizilişinin tekrar ettiği üç boyutlu atomik kafesler şeklini alır. Kafesin herhangi bir bölümünü alıp bir diğerinin üzerine yerleştirebilirsiniz ve mükemmel bir şekilde eşleşecektir.

Bir zaman kristali, parçacıkların herhangi bir dış itmenin zamanlaması tarafından belirlenmeyen diziler boyunca hareket ettiği bir malzemedir. Parçacıklar mükemmel bir şekilde üst üste bindirilebilecek şekilde tekrar eden bir zamanlama modeliyle enerji durumları arasında salınır.

Buna karşılık bir kuasikristal, parçacıkların Penrose döşemesi veya Ammann-Beenker döşemesi gibi yapılandırılmış, ancak tekrar etmeyen bir desen oluşturduğu bir kristaldir. İlk bakışta tekrar ediyormuş gibi görünebilir, ancak bileşenleri mükemmel bir şekilde üst üste gelmeyecektir.

Zaman kristalleri farklı malzemeler kullanılarak birçok kez deneysel olarak gözlemlenmiştir. Şimdi, Washington Üniversitesi'nden Guanghui He ve Harvard Üniversitesi'nden Bingtian Ye liderliğindeki bir fizikçi ekibi, ilk zaman kuasikristali olduğuna inandıkları şeyi yarattı. Salınan parçacıkların zamansal desenleri bir yapıya sahip, ancak tekrar etmiyor.

Zu, “Bu maddenin tamamen yeni bir aşaması” diyor.

Bir zaman kristali yaratmanın bir yolu, karbon atomlarının bir kısmını elmasın kristal kafesinden dışarı atarak, komşu bir nitrojen atomu ve boş bir alan olan nitrojen boşluk merkezi olarak bilinen şeyi yaratmaktır. Araştırmacıların bir zaman kuasikristali oluşturmak ve özelliklerini araştırmak için kullandıkları teknik budur.

Milimetre genişliğindeki bir elmas parçasında bir grup karbon atomunu gevşetmek için nitrojen lazerleri kullandılar ve elektronlara, komşularının kuantum etkisi altında mikrodalga darbelerinin ritmiyle dans etmeleri için biraz dirsek odası verdiler.

Mikrodalganın ritmini tekrar etmeyen kalıplarda yapılandırmak, salınan parçacıklarda benzer ancak bağımsız bir davranışla sonuçlandı, bu da bir zaman kristalinin kriterlerini karşıladı.

Ye, “Zaman kuasikristallerindeki ritimleri başlatmak için mikrodalga darbeleri kullandık” diyor. “Mikrodalgalar zaman içinde düzen yaratmaya yardımcı oluyor.”

Araştırmacılar bu dansı zaman kristali bozulmadan önce yüzlerce döngü boyunca gözlemlediler; zaman kristalleri her zaman olduğu gibi son derece hassas ve dış müdahalelere karşı savunmasızdır.

“Gerçek bir zaman kuasikristali yaratan ilk grup olduğumuza inanıyoruz” diyor.

Sonuçlar, kuantum aleminin yanı sıra zaman kristallerinin kendilerini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilecek yeni bilgiler sunuyor. Metroloji bilimi veya nesnelerin ölçülmesi gibi potansiyel pratik uygulamalar da var. Bir gün, zaman kristalleri zamanın ölçülmesine yardımcı olabilir.

Ayrıca kuantum sensörler ve kuantum hesaplama (tabii ki) için de kullanılabilirler. Bu muhtemelen oldukça uzun bir yol; ancak bir yolculuk ancak zaman içinde adımlar atılarak yapılabilir.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.