خبر علمی: دانشمندان به نوع جدیدی از ماده به نام کریستال زمانی دست یافتند

[ad_1]

چندین ماه است که دانشمندان از ساخت کریستال های زمانی (time crystal) سخن می گویند، بلورهایی عجیب که ساختار اتمی آنها نه فقط در بُعد مکان، بلکه در بُعد زمان نیز تکرار می شود و بنابراین بدون دریافت هیچگونه انرژی به حرکت دائمی مشغولند.

حال این موضوع به صورت رسمی تأیید شد و محققین با جزئیات کامل نحوه ساخت و سنجش این کریستال های منحصر به فرد را تشریح کرده اند. جالب اینکه دو تیم تحقیقاتی جداگانه از دانشگاه های هاروارد و مریلند به صورت همزمان و با استفاده از یک طرح اولیه مشترک، توانسته اند این نوع جدید ماده را بسازند.

بلور زمانی نخستین ماده غیرتعادلی در دست انسان به شمار می رود

این کشف، عصر جدیدی را در علم فیزیک آغاز کرده است. چندین دهه است که برای مطالعه ماده به ویژگی اصلی آن یعنی «تعادل» (equilibrium) تکیه می کنیم. البته پیش بینی شده بود که انواع دیگری از ماده بدون ویژگی تعادل نیز در جهان هستی وجود دارند و کریستال های زمانی نیز یکی از آنها به شمار می رود.

حقیقت این است که در اختیار داشتن نخستین نمونه از ماده غیرتعادلی، درک ما را از جهان پیرامون متحول ساخته و پیشرفت قابل توجهی در فناوری نوین محاسبات کوانتومی حاصل می کند. «نورمن یائو» محقق ارشد این پروژه از دانشگاه برکلی می گوید:

مطمئن باشید کریستال های زمانی نوع جدیدی از ماده هستند، اما نکته مهم این است که با نخستین نمونه از ماده غیرتعادلی روبرو هستیم. چندین دهه است که به کشف مواد تعادلی مانند فلزات و عایق ها مشغولیم. حال می توانیم اکتشاف در عرصه ای کاملاً جدید یعنی ماده غیرتعادلی را آغاز کنیم.

نظریه بلورهای زمانی برای نخستین بار در سال ۲۰۱۲ توسط «فرانک ویلچک» فیزیکدان برجسته و برنده جایزه نوبل مطرح شد. او معتقد بود کریستال های زمانی ساختارهایی هستند که حتی در پایین ترین سطح انرژی یعنی «حالت پایه» (ground state) نیز جنبش دارند.

فرانک ویلچک

معمولاً زمانی که ماده در حالت پایه قرار گیرد، سیستمی موسوم به انرژی نقطه صفر را تشکیل می دهد، بدین معنا که از نظر تئوری هیچ جنبشی در آن ممکن نیست، چون جنبش مستلزم مصرف انرژی خواهد بود، اما ویلچک پیش بینی کرد این قانون برای کریستال های زمانی صادق نیست.

ساختار اتمی بلورهای معمولی مانند شبکه کربنی الماس، در بُعد فضایی تکرار می شود، اما این بلورها کاملاً بی حرکت هستند، زیرا در حالت پایه به تعادل رسیده اند. از سوی دیگر ساختار بلورهای زمانی نه فقط در مکان، بلکه در زمان نیز تکرار می شود و دائماً حول حالت پایه نوسان دارند.

کریستال های زمانی در حالت پایه و انرژی صفر نیز جنبش دارند

می توانید بلورهای زمانی را شبیه ژله تصور کنید که با ضربه زدن به لرزش در می آید، با این تفاوت که جنبش بلورهای زمانی به صورت دائمی و بدون صرف انرژی صورت می گیرد، یعنی این بلورها در حالت پایه خود نیز جنبش دارند و بنابراین شکل جدیدی از ماده محسوب می شوند: ماده غیرتعادلی که نمی تواند ثابت بایستد.

فرضیه فوق در نوع خود تحسین برانگیز است، اما مهم تر اینکه حالا به این ماده دست پیدا کرده ایم. یائو و تیمش روش دقیقی را برای ساخت و سنجش ویژگی های کریستال زمانی ارائه کرده اند و حتی فازهای مختلف آن را نیز پیش بینی نموده اند، یعنی با نوع جدیدی از فازهای معادل جامد، مایع و گاز برای این ماده نوین روبرو هستیم.

گفتنیست مقاله اصلی یائو و همکارانش را می توانید از این لینک دریافت کنید. همچنین مقاله دانشگاه هاروارد در مورد کریستال های زمانی از این لینک و مقاله دانشگاه مریلند در همین رابطه را نیز از این لینک قابل دریافت هستند.

[ad_2]

سکوی علم یکی از وب سایت های ارائه دهنده اخبار علمی- فرهنگی و هنری می باشد که جدیدترین اخبار علمی در زیممنه درستاوردهای بشر و بروزترین اطلاعات علمی و جالب را در اختیار کاربران قرار می دهد. شما برای کسب اطلاعات از اخبار علمی روز می توانید به وب سایت سکوی علم مراجعه نمایید.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *