Maddenin Çift Kişiliği: Cansız Cisimler İki Farklı Geçmişi Aynı Anda Nasıl Hatırlıyor?
Fizikçiler, yoğun bir sıvıda asılı duran küçük parçacıkların, karıştırmanın yönünü ve gücünü hatırlayabildiğini, ancak bir hafızanın diğerini silebildiğini keşfettiler.
Katlanmış bir kağıt, tekrar açıldıktan sonra bile kıvrımını korur. Bu iz, mikroskobik yapıların önceki deformasyonlar hakkında bilgi sakladığı maddesel hafızanın basit bir örneğidir.
Bu tür hafızaların nasıl oluştuğunu öğrenmek, çevrelerindeki değişikliklere öngörülebilir şekilde yanıt veren malzemelerin tasarımını destekleyebilir. Ayrıca, sinirbilimde incelenen kısa süreli ve uzun süreli hafızalar arasındaki ilişki de dahil olmak üzere, farklı hafıza türlerinin nasıl etkileşimde bulunduğunu keşfetmek için fiziksel modeller sunabilir.
Penn State araştırmacıları, yoğun bir sıvıda küçük parçacıkların temel bir süspansiyonunda iki tür maddesel hafızanın birlikte var olabileceğini gösterdiler. İnsan hafızalarına çok benzeyen bu iki kayıt, bir arada var olabilir, rekabet edebilir ve birbirini değiştirebilir.
Bulgular yakın zamanda Physical Review Letters’da yayınlandı ve makale editörlerin önerisi olarak seçildi.
Penn State Eberly Bilim Koleji’nde fizik alanında yüksek lisans öğrencisi ve makalenin ilk yazarı Surendra Padamata, “Bilgisayarınıza bir dosya kaydettiğinizde, bu yeni bellek zaten orada bulunan diğer dosyaları etkilemez,” dedi. “Ancak sinirbilimde, örneğin uzun süreli bir belleğin, aradan geçen yıllarda kazanılan yeni kısa süreli belleklerden etkilenerek zaman içinde değişebileceğini biliyoruz. Örneğin, ergenlik döneminde okunan bir roman basit bir hikaye gibi görünebilir. Daha sonra, temalarını yansıtan kişisel deneyimlerden sonra, onu hatırlamak, ilk seferde fark edilmeyen anlam katmanlarını ortaya çıkarabilir. Belleklerin bu şekilde nasıl etkileşimde bulunduğunu düşünmekten ilham aldık ve benzer bir durumu bir materyalde bulup bulamayacağımızı görmek istedik.”
Karıştırma işlemi iki farklı anıyı yazıyor
Araştırmacılar, nispeten büyük parçacıkların viskoz bir sıvı içinde yüzdüğü, çikolata şurubu veya taze betona benzeyen karışımlar olan Brownian olmayan süspansiyonlardaki hafızayı inceliyorlar. Parçacıklar, termal olarak enerjilendirilmiş atomların ürettiği rastgele hareket olan Brownian hareketine göre çok büyük olduklarından, hareketleri araştırmacıların deneysel eylemlerine atfedilebilir.
Penn State Üniversitesi’nde fizik yüksek lisans öğrencisi olan Surendra Padamata, parçacık süspansiyonunun karıştırılma yönünü ve sallanma genliğini hafızasında tutabildiğini ve bu hafızaların etkileşime girip tamamlandığını gösteren yeni araştırmada kullanılan cihazla birlikte görülüyor. Araştırmanın biyolojik hafızalar ve deprem tahmin modelleri için olası etkileri var. Fotoğraf: Jaydyn Isiminger, Penn State
Daha önceki çalışmalar, süspansiyonun karıştırıldığı yönü koruyabildiğini göstermişti. Tekrar tekrar yan yana sallandığında, bu hareketin gücünü veya genliğini de kaydedebiliyordu.
Padamata, “Bu hafızaların her biri kendi başına incelenmişti,” dedi. “Bu nedenle, yeni deneylerimizde önce karışımı karıştırarak yön hafızasını oluşturduk, ardından hafızaların nasıl etkileşime girdiğini görmek için farklı yoğunluklarda ileri geri salladık.”
Bir hafıza diğerini silebilir
Araştırmacılar süspansiyonu hafifçe salladıklarında, her iki kaydı da aynı anda korudu: karıştırmanın orijinal yönü ve sallanmanın genliği. Ancak, sallanma şiddetlendikçe, yönsel hafıza solmaya başladı ve sonunda tamamen kayboldu.
Padamata, “Belirli bir yoğunluk eşiğinde, sallanma süspansiyondaki yön hafızasını tamamen silerek onu mükemmel simetrik bir duruma geri döndürdü, ancak bu eşiğin ötesinde, sallanmanın kendisi yeni bir yönsel hafıza yazmaya başladı” dedi. “Bu modelin biyolojik hafızayı ve potansiyel olarak jeofizik süreçleri nasıl bilgilendirebileceğiyle ilgileniyoruz. Sıcaklık ve titreşimlerdeki değişiklikler, örneğin deprem ve obruk riskini etkileyen kayaçlarda hafızalar bırakabilir. Bu hafızaları silmenin ve riski azaltmanın veya daha iyi tahmin modelleri oluşturmanın bir yolunu bulmak mümkün olabilir.”
Parçacık karşılaşmaları hafızayı sınırlayabilir
Araştırmacılar, parçacık karşılaşmaları çok sıklaştığında hafızaların rekabet etmeye başladığını öne sürüyor. Daha zayıf sallanma sırasında, bu etkileşimler nispeten nadir kalır ve her iki hafızanın da hayatta kalmasına olanak tanır.
Bu açıklama özellikle sıvı süspansiyonlar için geçerli olabilir ve parçacıkların sıvıya oranına bağlı olabilir. Komşu parçacıkların sürekli temas halinde kaldığı katı malzemelerde de benzer hafıza etkileri görülmüştür.
Penn State’te fizik doçenti ve araştırma ekibinin lideri Nathan Keim, “Yönsel hafıza ve genlik hafızasının benzer bir kombinasyonu, çok farklı mikroskobik fiziğe sahip yumuşak camlarda ve tanecikli paketlemelerde ortaya çıkıyor” dedi. “Bu, düzensiz maddenin karıştırma veya sallanma gibi basit koşullar altında nasıl davrandığı ve neden sınırlı bir hafıza kapasitesine sahip olduğu konusunda genel bir ilke olabileceğini düşündürüyor.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Boyutların Ötesinde: Sadece Bir Çizgi Üzerinde Yaşayan Gizemli Parçacıklar