Bilim İnsanları Yüzlerce Kat Şişirilmiş Atomlarla Zaman Kristali Yarattı!
Zamanda Yolculuk: Şişirilmiş Atomlarla Sonsuz Hareketin Sırrı
Araştırmacılar, atomları kendi boyutlarının birkaç yüz katına kadar patlatarak, garip bir şekilde davranan başka bir tür zaman kristali yapmayı başardılar.
Fizikçiler, bir zamanlar imkansız olduğu düşünülen egzotik maddenin muhteşem bir versiyonunu yaratmak için atomları normal boyutlarının yüzlerce katına kadar şişirdi.
Zaman kristali olarak bilinen garip madde fazı, uyarılmış bir forma dönüşene kadar rubidyum atomlarına lazer ateşlenerek oluşturuldu.
Araştırmacılar bu sayede, görünüşte sonsuza kadar hareket eden ve asla enerji kaybetmeyen iki durum arasında periyodik olarak dönüp duran gizemli kristallerin özelliklerini keşfetmek için yeni bir yol açtıklarını söylüyorlar.
Nature Physics dergisinde 2 Temmuz’da açıklanan yeni teknik, bilim insanlarının daha iyi kuantum bilgisayarlar inşa etmelerine de yardımcı olabilir.
Viyana Üniversitesi’nden fizikçi Thomas Pohl yaptığı açıklamada, “Burada Frank Wilczek’in orijinal fikrine çok yaklaşan bir şekilde zaman kristali fenomenine ilişkin anlayışımızı derinleştirmek için güçlü bir platform sağlayan yeni bir sistem yarattık” dedi.
İlk kez 2012 yılında Nobel ödüllü fizikçi Wilczek tarafından ortaya atılan zaman kristalleri, tıpkı diğer kristallerin (sofra tuzu ya da elmas gibi) uzayda tekrar etmesi gibi, zaman içinde tekrar eden parçacık gruplarıdır.
Bu fizikçiler için heyecan vericidir. Genellikle uzay ve (çoğu durumda) zaman boyunca simetrik olan fizik yasaları, uzay ve zamandaki yönlerinden bağımsız olarak aynı olan sonuçlar yaratır.
Ancak kristaller bu simetriyi bozarak kendilerini tercih edilen bir uzaysal yönde düzenlerler. Bu, fiziksel yasalar hala simetrik olsa bile, kristaller üzerinde etki ettikleri yöne bağlı olarak farklı sonuçlar yarattıkları anlamına gelir.
Kristallerin uzayda simetriyi bozması gibi, zaman kristalleri de zaman içinde simetriyi bozar. Kuantum mekaniğinin izin verdiği mümkün olan en düşük enerjide var olurlar ve iki durum arasında yavaşlamadan salınırlar.
Bu olağanüstü özellikler, zaman kristallerinin termodinamiğin ikinci yasasını ihlal eden sürekli hareket makineleri olduğuna dair birçok iddiaya yol açmıştır, ancak durum böyle değildir. Lazerler tarafından yönlendirilen kristaller enerji kaybedemez veya kazanamaz – onlara çarpan lazer ışığının tek yaptığı, iki adımlı karışıklıklarını tekrarlamalarına neden olmaktır. Bu, sadece bir avuç atom içeren birçok sistem gibi, ikinci yasanın onlar için geçerli olmadığı anlamına gelir.
Wilczek’in önerisinden bu yana, her biri maddenin bu tuhaf evresine kendi benzersiz pencerelerini sunan bir dizi zaman kristali yapıldı. Yeni çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, zaman kristallerini inşa etmek için Rydberg durumları olarak bilinen durumlara uyarılmış rubidyum atomlarına yöneldi.
Fizikçiler, rubidyum atomlarıyla dolu bir cam kaba lazer ışığı göndererek gaza tonlarca fazla enerji pompaladılar. Lazer ışığı, atomların içinde bulunan elektronları uyararak atom çekirdekleri ile elektronların dış kabukları arasındaki boşlukların normal boyutlarının yüzlerce katına kadar şişmesine neden oldu. Bu da çok ilginç bir şeyin gerçekleşmesini sağladı.
Pohl, “Cam kabımızdaki atomlar bu tür Rydberg durumlarında hazırlanırsa ve çapları çok büyük olursa, bu atomlar arasındaki kuvvetler de çok büyük olur” dedi. “Bu da lazerle etkileşim şekillerini değiştirir. Lazer ışığını, her atomda aynı anda iki farklı Rydberg durumunu uyarabilecek şekilde seçerseniz, iki atom durumu arasında kendiliğinden salınımlara neden olan bir geri besleme döngüsü oluşturulur. Bu da salınımlı ışık emilimine yol açar.”
Başka bir deyişle, cam kutunun içinde bir zaman kristali ortaya çıkmıştı.
Pohl, “Bu aslında sisteme belirli bir ritmin dayatılmadığı statik bir deney” diye ekledi. “Işık ve atomlar arasındaki etkileşimler her zaman aynıdır, lazer ışını sabit bir yoğunluğa sahiptir. Ancak şaşırtıcı bir şekilde, cam hücrenin diğer ucuna ulaşan yoğunluğun son derece düzenli desenlerde salınmaya başladığı ortaya çıktı.”
Araştırmacılar yeni tip zaman kristallerini yarattıklarına göre, üzerinde deneyler yapmaya ve daha ileri uygulamalar için test etmeye devam edecekler. Bilim insanlarının kuantum senkronizasyonunu daha iyi anlamalarına yardımcı olmanın yanı sıra yeni, son derece hassas sensörler oluşturmak için kullanılabileceğini öne sürdüler – birden fazla kuantum sisteminin fazda hareket etmesinin sağlanabileceği bir fenomen, daha iyi kuantum bilgisayarların geliştirilmesine yardımcı olacak.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Bilim İnsanları Yüzlerce Kat Şişirilmiş Atomlarla Zaman Kristali Yarattı!
Beş Farklı Kişinin Hücrelerinden Yapılan Mini Beyinlerle İlaç Araştırması
Beş Farklı Kişinin Hücrelerinden Yapılan Mini Beyinlerle İlaç Araştırması