يمكن لبلورات الوقت الآن مغادرة المختبر

يوجد لدينا في النعناع ما هو الكريستال. تعلمنا في المدرسة أن هذه المواد ، من حبيبات السكر إلى الماس ، تشترك في ترتيب متجانس ومنظم لذراتها ، وتشكل نمطًا يتكرر في جميع أنحاء الفضاء ، مما يؤدي إلى ظهور أشكالها الجميلة والمنتظمة. Durante una clase en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) donde el profesor, Nobel de Física Frank Wilczek se le ocurrió una idea: ¿y si existiesen unos 'cristales de tiempo' cuya estructura en vez de repetirse en el espacio, se repitiera en الوقت؟

أثارت هذه الفرضية "الغريبة" المزروعة في عام 2012 نقاشًا قويًا في المجتمع العلمي لسنوات. إذا أمكن ، يجب أن يكون هذا النوع من البلورات قادرًا على الحفاظ على ثباته ، ولكن في نفس الوقت ، يغير أيضًا هيكله البلوري بشكل دوري ؛ من المقرر أنه إذا لاحظناها في أوقات مختلفة ، يجب أن ندرك أن بنيتها (في الفضاء) ليست هي نفسها دائمًا ، كونها في حالة حركة دائمة ، حتى في حالة الحد الأدنى من الطاقة أو الحالة الأساسية.

كل هذا يقوض بشكل مباشر قوانين الديناميكا الحرارية. وهذه البلورات لن تكون صلبة ولا سائلة ولا غازية. ولا حتى غاز البلازما المتأين. ستكون حالة مختلفة من المادة.

بعد مناقشات شرسة تم فيها وصف ويلتشيك بأنه مجنون تقريبًا ، تمكن الفريق أخيرًا في عام 2016 من إظهار أنه من الممكن نظريًا إنشاء بلورات زمنية ، وهو إنجاز تم تحقيقه بعد عام واحد فقط. منذ ذلك الحين ، أصبح هذا المجال من الفيزياء مجالًا واعدًا للغاية يمكنه إحداث ثورة في كل شيء من تكنولوجيا الكم إلى الاتصالات السلكية واللاسلكية ، من خلال التعدين أو فهم الكون.

ومع ذلك ، هناك مشكلة: تظهر هذه البلورات فقط في ظروف خاصة جدًا. بشكل ملموس ، استخدم العلماء مكثفات بوز-آينشتاين ماغنون شبه الجسيمات ، وهي حالة من المادة التي يتم إنشاؤها عندما يتم تبريد الجسيمات ، التي تسمى البوزونات ، إلى ما يقرب من الصفر المطلق (-273,15 درجة مئوية أو -460 درجة فهرنهايت). وهذا يتطلب معدات متطورة للغاية ، وبالطبع لا يمكن ترك المختبرات وغرف التفريغ ، لأن التفاعل مع البيئة الخارجية يجعل إنشاءها مستحيلاً.

حتى الآن. تمكن فريق من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد من إنشاء بلورات زمنية بصرية يمكن توليدها في درجة حرارة الغرفة ، كما هو موضح في دراسة في مجلة "Nature Communications". للقيام بذلك ، تم أخذ مرنان دقيق - قرص مصنوع من زجاج فلوريد المغنيسيوم قطره مليمتر واحد فقط والذي دخل في الرنين عند تلقي موجات من ترددات معينة. ثم قصفوا هذا الرنان البصري الدقيق بحزم من ليزرين.

القمم دون التوافقية

النغمات دون التوافقية (solitons) ، أو نغمات التردد بين شعاعي الليزر ، والتي تشير إلى كسر التناظر الزمني وبالتالي إنشاء بلورات الوقت. يقوم النظام بإنشاء مصيدة شعرية دوارة للسولتون البصري حيث يتم عرض دورية أو هيكلها في الوقت المناسب.

للحفاظ على سلامة النظام في درجة حرارة الغرفة ، سيستخدم الفريق كتلة الحاقن الذاتي ، وهي تقنية تضمن احتفاظ الليزر المالح بتردد بصري معين. هذا يعني أنه يمكن إخراج النظام من المختبر واستخدامه في التطبيقات الميدانية ، خاصةً لقياس الوقت ، أو الدمج في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، أو دراسة الحالة نفسها.

"عندما يكون لنظامك التجريبي تبادل للطاقة مع محيطه ، يعمل التبديد والضوضاء جنبًا إلى جنب لتدمير النظام الزمني" ، هذا ما قاله حسين طاهري ، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد ، ومارلان وروزماري بورنز ، والمؤلف الرئيسي للدراسة. "على منصتنا الضوئية ، يحقق النظام توازنًا بين الكسب والخسارة لإنشاء بلورات الوقت والحفاظ عليها."