بلور زمان در آزمایشگاه ایجاد شد!

بیگ بنگ: بنابر تایید دانشمندان، بلورها می توانند در فضا و زمان نیز تشکیل یابند. دانشمندان زنجیره ای از یون ها را با لیزر مورد ضربه قرار می دهند تا بلور زمان را به وجود آورند که شکستگی تقارن در زمان را به همراه دارد. یعنی همانطور که بلوری عادی، تقارن فضا را در هم می شکند.

102516_ec_crystal_freeبه گزارش بیگ بنگ، این فرآیند شاید در نظرتان امری علمی-تخیلی جلوه کند، اما اینطور نیست. دانشمندان به کمک زنجیره ای از یون ها موفق به ساخت نخستین بلور زمان شده اند. همانگونه که یک بلور استاندارد در الگوی فضایی منظم تکرار می شود، بلور زمان هم در فضا تکرار شده و در بازه های زمانی مشخص به شکل مشابهی باز می گردد. “چتان نایاک” فیزیکدان ایستگاه مایکروسافت Q در دانشگاه کالیفرنیا گفت: این آزمایش بسیار جالب و قابل توجه میباشد که تعجب عده کثیری را برانگیخته است.

دانشمندان دانشگاه مریلند و دانشگاه کالیفرنیا زنجیره ای از ۱۰ یون ایتربیم(Ytterbium) ایجاد کردند. این یون ها به مانند ذرات دارای اسپین رفتار می کنند، یا بهتر بگوئیم، مثل نسخه مکانیک کوانتومی از گشتاور زاویه‌ای برخوردارند. دانشمندان با بهره‌گیری از لیزر اسپین ها را در زنجیرهای از یون ها از بالا به پایین قرار دادند و زمینه را برای برهمکنش یون ها هموار نمودند تا اینکه حرکت هر یک از یون ها بر سایر یون ها تاثیر بگذارد. پژوهشگران این زنجیره ها را در بازه های زمانی مشخص تکرار کردند و برهمکنش یون ها را با همدیگر سهولت بخشیدند. آنان چرخش یون ها را اندازه گیری کردند. بطور میانگین، یون ها دایره را بطور کامل پیموده و به مدت دو بار در آن بازه زمانی به حالت اصلی خود بازگشتند.

این رفتار منطقی است. اما دانشمندان در طی تحقیقات خویش به این نتیجه رسیدند که حرکت یون ها با سرعت یکسانی در جهت ِ اصلی رخ می دهد، حتی اگر در نیمه راه به آنها بطور کامل ضربه وارد نشود. پس نتیجه بدست آمده گویای آن است که سیستم یون ها ترجیح می دهد در دوره منظم و مشخصی به ارائه واکنش بپردازد. همانطور که اتم های موجود در بلور، شبکه ای را ترجیح می دهند که از فضابندی کاملی برخوردار باشد. به گفته ی نورمن یائو فیزیکدان یو سی برکلی، چنین بلورهای زمانی یکی از نخستین نمونه‌های فاز جدیدی از ماده به شمار می آیند.

بلورهای زمان مفهوم بسیار مهمی در فیزیک هستند. قوانین فیزیک تمامی نقاط را در فضا بصورت مساوی می بینند، تمامی نقاط یکی بوده و فرقی بین شان وجود ندارد. برای مثال در مایعات، اتم ها بصورت مساوی در هر نقطه از فضا یافت می شوند. این پروسه تقارنی پیوسته است، چرا که شرایط در سرتاسر زنجیره ی فضایی یکسان میباشد. اگر مایعی به بلوری جامد تبدیل شود، آن تقارن در هم می شکند. اتم ها فقط در موقعیت هایی با فضابندی مشخص یافت می شوند که بین آنها فضاهای خالی نیز وجود دارد. بنابراین، اگر شما بلوری را بچرخانید، در سطح میکروسکوپی از زوایای مختلف شکلی متفاوت خواهد داشت. در حالی که، مایع به همان شکل دیده خواهد شد. چنین تقارن های شکسته ای در فیزیک به موضوعات بسیاری ختم می شود که از جمله آنها میتوان به آهنرباها، ابر رساناگرها و ساز و کار هیگز اشاره کرد.

فیزیکدان نظری به نام فرانک ویلزک از MIT در سال ۲۰۱۲ میلادی پیشنهاد کرد که تقارنی که در زمان می شکند، می تواند بلورهای زمان ایجاد کند. اما تحقیقات بعدی نشان داد که بلورهای زمان نمی توانند در سیستمی که از حالت تعادل بهره می برد، پدید آیند. در عوض، فیزیکدان ها دریافتند که سیستم های انباشته که هر از گاهی از نیروهای بیرونی تاثیر می پذیرند، از قابلیت ایجاد چنین بلورهایی برخورد دارند. ویلزک گفت:« نمونه های اصلی یا بسیار ساده و یا بسیار معیوب بودند. این خیلی جالب است.»

بر خلاف تقارن پیوسته که به هنگام تبدیل از بلور مایع به بلور جامد شکسته می شود، در سیستم های انباشته که دانشمندان از آنها برای ایجاد بلورهای زمان استفاده کردند، تقارن گسسته است. اگر سیستم خود را در بازه های زمانی طولانی تر تکرار کند، آن تقارن در هم می شکند. بلورهای زمانی آن قدر جدید اند که شناسایی کاربردهای عملی شان برای دانشمندان هنوز بصورت شفاف مشخص نشده است. ویلزک در ادامه افزود: « بلورهای زمان شبیه نوزاد اند، شما نمی دانید که وقتی بزرگ شود، چه شکل و شمایل و ویژگی هایی خواهد داشت. به نظر من در آینده از این بلورها بیشتر خواهیم شنید.»

احتمالا سیستم های مرتبط زیادی وجود دارد که هنوز کشف نشده‌ اند. نایاک خاطر نشان کرد: « ما هنوز در مراحل ابتدایی شناسایی این پدیده شگفت انگیز هستیم. این پدیده در سیستم های کوانتومی نامتعادل نیز به چشم می خورد. پس از دیدگاه من، ما هنوز در اول راهیم و بی شک، رازهای بسیاری برای برملا کردن هست که ما درصدد کشف آنهائیم.»

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencenews.org

image_pdfimage_print
(15 نفر , میانگین : 4٫93 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=58259
منصور نقی لو

منصور نقی لو

کارشناسی مترجمی زبان انگلیسی. علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فرگشت، اکتساب زبان اول، یادگیری زبان دوم و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. pardisa گفت:

    سلام
    مقاله خوبی بود ممنون از سایت شما

پاسخ دهید

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