1 فوریه 2024 -توسط دانشگاه TU Dortmund
چیزی که شبیه شعله به نظر می رسد، اندازه گیری کریستال زمان جدید است: هر نقطه مربوط به یک مقدار آزمایشی است، که در نتیجه دیدگاه های متفاوتی از دینامیک دوره ای قطبش اسپین هسته ای کریستال زمان ایجاد می شود. اعتبار: Alex Greilich/دانشگاه TU Dortmund
تیمی از دانشگاه TU Dortmund اخیراً موفق به تولید یک کریستال زمانی بسیار بادوام شده است که میلیون ها بار بیشتر از آنچه در آزمایشات قبلی نشان داده شده بود عمر می کند. با انجام این کار، آنها پدیده بسیار جالبی را که فرانک ویلچک، برنده جایزه نوبل، حدود ده سال پیش فرض کرده بود و قبلاً به فیلم های علمی تخیلی راه یافته بود، تأیید کردند.
نتایج در Nature Physics منتشر شده است.
کریستال ها یا به عبارت دقیق تر، کریستال های موجود در فضا، آرایش دوره ای اتم ها در مقیاس های طولی بزرگ هستند. این چیدمان به کریستال ها ظاهر جذابی ، با وجوه صاف مانند سنگ های قیمتی می بخشد.
از آنجایی که فیزیک اغلب مکان و زمان را در یک سطح مورد بررسی قرار می دهد، برای مثال در نسبیت خاص، فرانک ویلچک، فیزیکدان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و برنده جایزه نوبل فیزیک، در سال 2012 فرض کرد که علاوه بر کریستال ها در فضا، همچنین باید کریستال ها در زمان وجود داشته باشند.
او گفت برای این که این مورد باشد، یکی از ویژگی های فیزیکی آنها باید به طور خود به خود شروع به تغییر دوره ای در زمان کند، حتی اگر سیستم تداخل متناوب متناظر را تجربه نکند.
اینکه چنین بلورهای زمانی ممکن است برای چندین سال موضوع بحث های علمی بحث برانگیز بود – اما به سرعت وارد سینما شد: به عنوان مثال، یک کریستال زمان نقش اصلی را در فیلم Avengers: Endgame (2019) استودیو مارول ایفا کرد.
از سال 2017 به بعد، دانشمندان واقعاً در موارد انگشت شماری موفق شده اند یک کریستال زمان بالقوه را نشان دهند. با این حال، این‌ها سیستم‌هایی بودند که – بر خلاف ایده اصلی ویلچک – تحت یک برانگیختگی زمانی با دوره‌ای خاص قرار می‌گیرند، اما سپس با دوره‌ای دو برابر طولانی‌تر واکنش نشان می‌دهند.
کریستالی که به صورت دوره‌ای در زمان رفتار می‌کند، اگرچه تحریک مستقل از زمان، یعنی ثابت است، تنها در سال 2022 در یک میعانات بوز-انیشتین نشان داده شد. با این حال، کریستال فقط چند میلی ثانیه زنده ماند.
فیزیکدانان دورتموند به رهبری دکتر الکس گریلیچ اکنون یک کریستال ویژه ساخته شده از آرسنید گالیم ایندیم طراحی کرده اند که در آن اسپین های هسته ای به عنوان مخزنی برای کریستال زمان عمل می کنند. کریستال به طور مداوم روشن می شود به طوری که قطبش اسپین هسته ای از طریق برهمکنش با اسپین های الکترون شکل می گیرد. و دقیقاً این قطبش اسپین هسته ای است که به طور خود به خود نوساناتی معادل کریستال زمان ایجاد می کند.
وضعیت آزمایش‌ها در حال حاضر این است که طول عمر کریستال حداقل 40 دقیقه است، که 10 میلیون برابر بیشتر از آنچه تا به امروز نشان داده شده است، و به طور بالقوه می‌تواند بسیار طولانی‌تر زندگی کند.
با تغییر سیستماتیک شرایط آزمایشی، می توان دوره کریستال را در محدوده های وسیعی تغییر داد. با این حال، همچنین می توان به مناطقی رفت که کریستال “ذوب می شود”، یعنی دوره تناوب خود را از دست می دهد.
این مناطق همچنین جالب هستند، زیرا رفتار آشفته ای که می تواند در مدت زمان طولانی حفظ شود، ظاهر می شود.این اولین باری است که دانشمندان توانسته اند از ابزارهای نظری برای تحلیل رفتار آشفته چنین سیستم هایی استفاده کنند.
