Fizikçiler Gerçekten Görebileceğimiz Bir Zaman Kristali Yaptı
Araştırmacılar, akıllı telefonlarda bulunan bir maddeden, çıplak gözle görülebilen türünün ilk örneği olan tuhaf bir kuantum kristali ürettiler.
Kuantum aleminin tüm tuhaflıkları arasında, zaman kristalleri (zaman içinde belirli hareketleri tekrarlayan atomik düzenler) en tuhaflarından bazıları olabilir. Ama kesinlikle varlar ve daha sağlam bir kanıt sağlamak için fizikçiler sonunda gerçekten görebileceğimiz bir zaman kristali yarattılar.
Colorado Boulder Üniversitesi fizikçileri, Nature Materials dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir makalede yeni bir zaman kristali tasarımı sundular: Sıvı kristallerle dolu bir cam hücre – katı ve sıvı arasında garip bir ara noktada sıkışmış çubuk şeklindeki moleküller. Bu, akıllı telefon LCD ekranlarında bulunanla aynı şey. Işıkla vurulduğunda, kristaller sallanıyor ve araştırmacıların “psikedelik kaplan çizgilerine” benzediğini söylediği tekrarlayan desenler halinde dans ediyor.
Colorado Boulder Üniversitesi’nde lisansüstü öğrencisi ve çalışmanın başyazarı Hanqing Zhao, bir basın açıklamasında, “Doğrudan mikroskop altında ve hatta özel koşullar altında çıplak gözle bile gözlemlenebilirler,” dedi . Araştırmacılar, teknik olarak bu kristal danslarının “sürekli dönen bir saat” gibi saatlerce sürebileceğini ekledi.
Asimetrik bir merak
Zaman kristalleri ilk olarak , fizikteki birçok simetri kuralını bozan imkansız bir kristal fikrini ortaya atan Nobel ödüllü Frank Wilczek’in 2012 tarihli bir makalesinde ortaya çıktı . Bir zaman kristali, atomlarının sürekli bir kafese kilitlenmemesi ve konumlarının zamanla değişmesi nedeniyle simetriyi bozar.
Fizikçiler o zamandan beri Wilczek’in önerisinin farklı versiyonlarını gösterdiler, ancak bu kristaller çok kısa bir süre dayandı ve mikroskobikti. Zhao ve çalışmanın kıdemli yazarı ve Colorado Boulder Üniversitesi’nde fizikçi olan Ivan Smalyukh, bu sınırlamaların üstesinden gelip gelemeyeceklerini görmek istediler.
Moleküler ‘kıvrımı’ bulmak
İkili, yeni zaman kristali için moleküllerin “kıvrımlarından”, yani belirli bir şekilde sıkıştırıldıklarında bir araya gelme eğilimlerinden yararlandı. Araştırmacılar, bu kıvrımların bir araya geldiklerinde bütün atomlar gibi davrandığını açıkladı.
“Bu kıvrımlar var ve bunları kolayca ortadan kaldıramıyorsunuz,” dedi Smalyukh. “Parçacıklar gibi davranıyorlar ve birbirleriyle etkileşime girmeye başlıyorlar.”
Ekip, iki cam hücreyi boya molekülleriyle kapladı ve katmanların arasına sıvı kristal çözeltisi yerleştirdi. Düzeneğe polarize ışık tuttuklarında, boya molekülleri camın içinde çalkalanarak sıvı kristali sıkıştırdı. Araştırmacılar, bunun kristalin içinde binlerce yeni kıvrım oluşturduğunu açıkladı.
“Zaman kristalinin güzelliği bu,” dedi Smalyukh. “Sadece çok da özel olmayan bazı koşullar yaratıyorsunuz. Bir ışık tutuyorsunuz ve her şey gerçekleşiyor.”
Ekip, zaman kristalinin bu versiyonunun pratik kullanımlara sahip olabileceğine inanıyor. Örneğin, banknotlara basılan bir “zaman filigranı” sahte paraları tespit etmek için kullanılabilir. Ayrıca, üst üste binen katmanlar küçük bir veri merkezi işlevi görebilir.
Kuantum sistemlerinin çıplak gözle görülebilmesi nadirdir. Bu zaman kristalinin bir işe yarayıp yaramadığını ancak zaman gösterecek – araştırmacılar “şu anda uygulamalara bir sınır koymak istemiyorlar” – ama yaramasa bile, fiziksel teorilerin gerçekliğin tuhaf, beklenmedik köşelerinde nasıl var olduğunu gösteren hoş bir örnek.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Fizikçiler Gerçekten Görebileceğimiz Bir Zaman Kristali Yaptı
Bilim İnsanları Sonunda Bir Protonun Suda Hareket Ettiğini ‘Gördüler’