بیگ بنگ: فیزیکدانان نوع جدیدی از “کریستال زمان” را ساختند که می‌تواند به تأیید برخی نظریه‌های مهم فیزیک کوانتومی کمک کند.
به گزارش بیگ بنگ، در یک الماس که با لیزر بمباران شد، فیزیکدانان موفق شدند چیزی را ایجاد کنند که آن را اولین نمونه واقعی از کریستال کوانتومی زمان می‌دانند – نمونه‌ای که در آن الگوها در زمان ساختار دارند، اما تکرار نمی‌شوند. این تفاوت ظریف می‌تواند به پیشرفت تحقیقات و تکنولوژی‌های کوانتومی کمک کند. “چنگ زو” فیزیکدان دانشگاه واشنگتن در ایالات متحده گفت: «آنها می‌توانند حافظه کوانتومی را برای مدت زمان طولانی ذخیره کنند، تقریباً مانند RAM کوانتومی.» وی اضافه کرد: «ما هنوز فاصلۀ زیادی تا رسیدن به چنین فناوری‌ای داریم. اما ایجاد یک “کریستال کوانتومی زمان” اولین قدم مهم است.»
کریستال‌های زمانی، که ابتدا در نظریه توسط فیزیکدان نظری ایالات متحده، “فرانک ویلچک” در سال ۲۰۱۲ پیش‌بینی شدند و اولین‌بار در سال ۲۰۱۶ مشاهده شدند، چیزی اضافی به ماتریس اتمی که مواد جامد معمولی را می‌سازند اضافه می‌کنند. مواد بلوری مانند الماس، کوارتز و نمک به شکل شبکه‌های اتمی سه‌بعدی هستند، جایی که آرایش ذرات در آنها تکرار می‌شود. شما می‌توانید هر بخش از این شبکه را بگیرید و آن را بر دیگری منطبق کنید و دقیقاً مطابقت خواهد داشت.
“کریستال زمان” ماده‌ای است که در آن ذرات در دنباله‌هایی حرکت می‌کنند که زمان‌بندی آنها تحت تأثیر هیچ نیروی خارجی نیست. ذرات بین حالات انرژی نوسان می‌کنند و الگوی زمانی آنها به گونه‌ای است که می‌تواند به طور کامل بر روی یکدیگر منطبق شود.
کریستال‌های زمانی به طور تجربی چندین‌بار با استفاده از مواد مختلف مشاهده شده‌اند. اکنون، تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی “گوانگ‌هوی هی” از دانشگاه واشنگتن و “بینتیان یه” از دانشگاه هاروارد، آنچه را که به عقیده آنها اولین “کریستال کوانتومی زمان” است، ایجاد کرده‌اند. الگوهای زمانی ذرات نوسانی دارای ساختار هستند، اما تکرار نمی‌شوند.
این فیزیکدانان می‌گویند: «این یک فاز کاملاً جدید از ماده است.» یکی از روش‌های ایجاد کریستال زمانی این است که تعدادی از اتم‌های کربن را از شبکه کریستالی الماس بیرون بیاوریم که به این وضعیت مرکز نیتروژن-خلاء می‌گویند. این همان تکنیکی است که محققان برای ایجاد و بررسی خواص کریستال کوانتومی زمان به کار برده‌اند.
برای این کار از لیزرهای نیتروژن استفاده کردند تا تعدادی از اتم‌های کربن را در یک قطعه الماس به عرض یک میلی‌متر جابجا کنند، به طوری که فضای کافی برای حرکت الکترون‌ها به همراه هم‌پوشانی با پالس‌های مایکروویو به وجود بیاید و ذرات شروع به نوسان کنند. با ساخت ریتم مایکروویو در الگوهای غیرتکراری، رفتار مشابه ولی مستقل در ذرات نوسانی مشاهده شد که شرایط لازم برای کریستال زمانی را داشت.
یه می‌گوید:«ما از پالس‌های مایکروویو برای شروع ریتم‌ها در کریستال‌های کوانتومی زمان استفاده کردیم. این مایکروویوها به ایجاد نظم در زمان کمک می‌کنند.» محققان این رقص را برای صدها دوره مشاهده کردند تا اینکه کریستال زمانی شکسته شد، همانطور که در کریستال‌های زمانی معمولی پیش می‌آید: آنها بسیار حساس هستند و در برابر مداخلات خارجی آسیب‌پذیرند. به گفته “هی” : «ما باور داریم که اولین گروهی هستیم که یک کریستال کوانتومی زمان واقعی ایجاد کرده‌ایم.»
نتایج این تحقیق، دیدگاه‌های جدیدی ارائه می‌دهند که می‌توانند به ما در درک بهتر دنیای کوانتومی و کریستال‌های زمان، کمک کنند. علاوه بر این، کاربردهای بالقوه‌ای هم وجود دارد، مانند در علم اندازه‌گیری (متریولوژی). شاید روزی کریستال‌های زمان بتوانند در اندازه‌گیری زمان استفاده شوند. همچنین آنها می‌توانند در سنسورهای کوانتومی و کامپیوترهای کوانتومی استفاده شوند. البته این احتمالاً راهی طولانی است؛ اما هر سفر تنها با برداشتن قدم‌هایی در طول زمان ممکن خواهد شد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review X منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=108812
(۱۰ نفر , میانگین : ۴,۴۰ از ۵)
