حقق العلماء تقدمًا كبيرًا في مجال فيزياء الكم، حيث قاموا بإنشاء بلورة دورية ذات عمر أطول بملايين المرات مما تم تحقيقه سابقًا. ويؤكد هذا الاكتشاف التنبؤ النظري لبلورات الزمن الذي قدمه فرانك فيلتشيك الحائز على جائزة نوبل في عام 2012.
نجح الباحثون في إطالة عمر البلورات الدورية، مما يؤكد المفهوم النظري الذي اقترحه فرانك فيلتشيك. وهذا يمثل تقدما كبيرا في فيزياء الكم.
نجح فريق من جامعة TU Dortmund مؤخرًا في صنع بلورة شديدة التحمل تعيش أطول بملايين المرات مما أظهرته التجارب السابقة. وبذلك، أكدوا ظاهرة مثيرة للاهتمام اقترحها فرانك فيلتشيك، الحائز على جائزة نوبل، قبل عشر سنوات، ووجدت طريقها بالفعل إلى أفلام الخيال العلمي. النتائج ظهرت الآن الفيزياء الطبيعية.
إنجاز جديد في أبحاث كريستال الزمن
البلورات، أو بتعبير أدق، البلورات الموجودة في الفضاء، هي ترتيبات دورية للذرات على مقاييس طولية كبيرة. يمنح هذا الترتيب البلورات مظهرها الجذاب، مع ميزات ناعمة تشبه الأحجار الكريمة.
لأن الفيزياء غالبًا ما تتعامل مع المكان والزمان على نفس المستوى، على سبيل المثال في النسبية الخاصة، اقترح الفيزيائي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) والحائز على جائزة نوبل في الفيزياء فرانك ويلتشيك في عام 2012. بالنسبة للبلورات في الفضاء، يجب أن تكون هناك بلورات في الزمان أيضًا. ولكي يكون هذا هو الحال، يجب أن تبدأ إحدى خصائصها الفيزيائية في التغير تلقائيًا بشكل دوري مع مرور الوقت، على الرغم من أن النظام لا يواجه الدورية المقابلة.
ما يشبه اللهب هو قياس بلورة الزمن الجديدة: كل نقطة تتوافق مع قيمة اختبار، مما يؤدي إلى وجهات نظر مختلفة للديناميكيات الدورية لاستقطاب الدوران الذري لبلورة الزمن. مصدر الصورة: أليكس جريليش/جامعة TU في دورتموند
فهم بلورات الوقت
كانت إمكانية وجود مثل هذه البلورات الزمنية موضوع نقاش علمي مثير للجدل لسنوات – ولكنها سرعان ما شقت طريقها إلى السينما: على سبيل المثال، لعبت بلورة زمنية دورًا رئيسيًا في فيلم Marvel Studios Avengers: Endgame (2019). منذ عام 2017، نجح العلماء بالفعل في إثبات وجود بلورة زمنية محتملة في حالات قليلة.
دكتور. يعمل Alex Grelich في مركز أبحاث المواد المكثفة التابع لقسم الفيزياء بجامعة TU Dortmund. الائتمان: جامعة TU دورتموند
ومع ذلك، فإن هذه الأنظمة – على عكس فكرة ويلتشيك الأصلية – تتعرض لإثارة مؤقتة مع فترة زمنية معينة، ولكنها تعمل بعد ذلك مرتين مع فترة أخرى. على الرغم من أن الإثارة تعتمد على الوقت، أي أنها ثابتة، إلا أن البلورة التي تتصرف بشكل دوري لم تظهر إلا في عام 2022 في مكثف بوز-آينشتاين. ومع ذلك، لم تعيش البلورة إلا لبضعة ميلي ثانية.
يعتبر Time Crystal قفزة في طول العمر
دكتور. قام علماء الفيزياء في دورتموند بقيادة أليكس غريليتش الآن بتصميم بلورة خاصة مصنوعة من زرنيخيد الإنديوم غاليوم، حيث تعمل السبينات النووية كمستودع للبلورة الدورية. تتم إضاءة البلورة بشكل مستمر بحيث يتم إنشاء استقطاب الدوران الذري من خلال التفاعل مع دوران الإلكترون. وهذا الاستقطاب المغزلي النووي بالتحديد هو الذي يولد تذبذبات تلقائيًا، أي ما يعادل بلورة الزمن.
الحالة الحالية للتجارب هي أن عمر البلورة لا يقل عن 40 دقيقة، وهو أطول بعشرة ملايين مرة مما تم إثباته حتى الآن، ومن المحتمل أن يكون أطول بكثير.
من الممكن تغيير الفترة البلورية على نطاق واسع عن طريق تغيير الظروف التجريبية بشكل منهجي. ومع ذلك، يمكن للبلورة أيضًا أن تنتقل إلى مناطق “الانصهار”، مما يعني أنها تفقد دوريتها. وهذه المناطق مثيرة للاهتمام أيضًا لأنه يتم بعد ذلك الكشف عن السلوك المضطرب، والذي يمكن الحفاظ عليه لفترات طويلة من الزمن. وهذه هي المرة الأولى التي يستخدم فيها العلماء أدوات نظرية لتحليل السلوك الفوضوي لمثل هذه الأنظمة.
المرجع: A. Greilich، NE Kopteva، AN Kamenskii، PS Sokolov، VL Korenev and M. Bayer، 24 January 2024، “بلورة زمنية مستمرة قوية في نظام الدوران الإلكتروني النووي”. الفيزياء الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41567-023-02351-6
