שם יש לנו במנטה מהו קריסטל. בבית הספר למדנו שמגרגרי סוכר ועד יהלומים, החומרים הללו חולקים סידור הומוגני ומסודר של האטומים שלהם, ויוצרים תבנית שחוזרת על עצמה בכל החלל, ומביאה לצורות היפות והסדירות שלהם. במהלך שיעור במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) שבו היה פרופסור פרנק וילצ'ק, חתן פרס נובל לפיזיקה, רעיון: מה אם היו כמה 'גבישי זמן' שהמבנה שלהם, במקום לחזור על עצמו בחלל, חזר על עצמו בזמן?
השערה 'אקזוטית' זו שנשתלה ב-2012 יצרה ויכוח חזק בקהילה המדעית במשך שנים. במידת האפשר, סוג זה של גביש חייב להיות מסוגל לשמור על יציבותו, אך במקביל, גם לשנות את מבנה הגביש שלו מעת לעת; הוחלט שאם נצפה בהם בזמנים שונים, עלינו לתפוס שהמבנה שלהם (בחלל) אינו תמיד זהה, בהיותו במצב של תנועה מתמדת, אפילו במצב של מינימום אנרגיה או מצב קרקע.
כל זה מערער ישירות את חוקי התרמודינמיקה. והגבישים האלה לא יהיו מוצקים ולא נוזליים ולא גז. אפילו לא פלזמה -גז מיונן-. זה יהיה מצב אחר.
לאחר ויכוחים עזים שבהם וילצ'ק סומן כמשוגע כמעט, ב-2016 הצליח סוף סוף צוות להראות שאפשר תיאורטית ליצור גבישי זמן, הישג שהושג רק שנה לאחר מכן. מאז, תחום הפיזיקה הזה הפך לתחום מאוד מבטיח שיכול לחולל מהפכה בכל דבר, החל מטכנולוגיה קוונטית ועד לתקשורת, דרך כרייה או עצם ההבנה של היקום.
עם זאת, יש בעיה: גבישים אלה מופיעים רק בתנאים מאוד מסוימים. במונחים קונקרטיים, המדענים השתמשו בקונדנסטים של קוואזי-חלקיקים מגנון של Bose-Einstein, מצב של חומר שנוצר כאשר חלקיקים, הנקראים בוזונים, מתקררים עד קרוב לאפס המוחלט (-273,15 מעלות צלזיוס או -460 מעלות פרנהייט). זה דורש ציוד מאוד מתוחכם וכמובן לא יכול לצאת ממעבדות ותאי ואקום, שכן האינטראקציה עם הסביבה החיצונית הופכת את יצירתו לבלתי אפשרית.
עד עכשיו. צוות מאוניברסיטת קליפורניה ריברסייד הצליח ליצור גבישי זמן אופטיים שניתן להפיק בטמפרטורת החדר, כפי שהוסבר במחקר בכתב העת 'Nature Communications'. לשם כך נלקח מיקרו-תהודה זעיר - דיסק עשוי זכוכית מגנזיום פלואוריד בקוטר של מילימטר אחד בלבד שנכנס לתהודה בעת קליטת גלים בתדרים מסוימים. לאחר מכן הם הפציצו את המיקרו-תהודה האופטי הזה עם קרניים משני לייזרים.
הפסגות התת-הרמוניות
הקוצים התת-הרמוניים (סוליטונים), או צלילי התדר בין שתי קרני הלייזר, המעידים על שבירת סימטריית הזמן וכך נוצרו גבישי זמן. המערכת יוצרת מלכודת סריג מסתובבת עבור סוליטונים אופטיים, שבה מוצגת המחזוריות או המבנה שלהם בזמן.
כדי לשמור על שלמות המערכת בטמפרטורת החדר, הצוות ישתמש בבלוק האוטו-מזרק, טכניקה שמבטיחה שהלייזר המלוח שומר על תדר אופטי מסוים. המשמעות היא שניתן להוציא את המערכת מהמעבדה ולהשתמש בה ליישומי שטח, במיוחד למדידת זמן, שילוב במחשבים קוונטיים או לימוד המצב עצמו.
"כאשר למערכת הניסויית שלך יש חילופי אנרגיה עם הסביבה שלה, פיזור ורעש עובדים יד ביד כדי להרוס את הסדר הזמני," חוסיין טהרי, מרלן ורוזמרי בורנס פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת אוניברסיטת ריברסייד והמחבר הראשי של המחקר. "בפלטפורמת הפוטוניקה שלנו, המערכת יוצרת איזון בין רווח והפסד כדי ליצור ולשמור על גבישי זמן."
