Zaman kristalleri nelerdir? Ve neden bu kadar tuhaflar?

Finlandiya’daki fizikçiler, yalnızca küçük atomik ölçeklerde ve aşırı düşük sıcaklıklarda var olan, ancak aynı zamanda temel bir doğa yasasına meydan okuyor gibi görünen yeni keşfedilen bir madde fazı olan “zaman kristalleri” yaratan en son bilim adamlarıdır: sürekli hareket yasağı.

Etki yalnızca kuantum mekaniksel koşullar altında görülür (atomlar ve parçacıkları bu şekilde etkileşir) ve böyle bir sistemden iş çıkarmaya yönelik herhangi bir girişim onu ​​yok edecektir. Ancak araştırma, nihayetinde diğer her şeyi etkileyen evrenin en küçük ölçeği olan kuantum aleminin mantık dışı doğasını daha fazla ortaya koyuyor.

Zaman kristallerinin pratik bir kullanımı yoktur ve doğal kristallere hiç benzemezler. Aslında pek de benzemiyorlar. Bunun yerine, herhangi bir pazarlama yöneticisinin gurur duyacağı bir isim olan “zaman kristali” adı, buz, kuvars veya elmas gibi fiziksel uzaydaki normal şekillerinden ziyade, belirli bir süre boyunca kuantum durumlarındaki düzenli değişimlerini tanımlar.

Bazı bilim adamları, zaman kristallerinin bir gün kuantum bilgisayarlar için hafıza oluşturabileceğini öne sürüyorlar. Ancak İngiltere’deki Lancaster Üniversitesi’nde öğretim görevlisi ve araştırma görevlisi olan fizikçi Samuli Autti, böyle bir çalışmanın daha acil amacının kuantum mekaniği hakkında daha fazla bilgi edinmek olduğunu söyledi.

Ve modern dünyanın transistörlerin içindeki kuantum mekaniksel etkilere dayanması gibi, bu yeni kuantum eserlerin bir gün yararlı olma olasılığı da var.

Autti, “Belki zaman kristalleri akıllı telefonunuzdaki bazı kuantum özelliklerine güç sağlar” dedi.

Autti, geçen ay Nature Communications’da yayınlanan ve bir helyum numunesi içinde iki ayrı zaman kristalinin oluşumunu ve şekil değiştirirken bunların manyetik etkileşimlerini açıklayan bir çalışmanın baş yazarıdır.

O ve Helsinki’deki Aalto Üniversitesi’ndeki Düşük Sıcaklık Laboratuvarı’ndaki meslektaşları, bir cam tüp içinde helyum gazı ile başladılar ve daha sonra lazerler ve diğer laboratuvar ekipmanlarıyla onu mutlak sıfırın on binde biri kadar (yaklaşık eksi 459.67 derece) üzerine soğuttular. Fahrenhayt).

Araştırmacılar daha sonra kırılgan kuantum durumlarını bozmamak için helyum örneğine radyo dalgalarıyla “yan bakmanın” bilimsel bir eşdeğerini kullandılar ve helyum çekirdeklerinden bazılarının iki düşük enerji seviyesi arasında salındığını gözlemlediler. zamanda bir “kristal”.

Böyle aşırı düşük sıcaklıklarda madde normal davranmak için yeterli enerjiye sahip değildir, bu nedenle kuantum mekaniksel etkiler hakimdir. Örneğin, eksi 452.2 Fahrenheit’in altındaki bir sıvı olan helyum, bu durumda viskoziteye veya “kalınlığa” sahip değildir, bu nedenle “süper akışkan” olarak adlandırılan şey olarak kaplardan yukarı doğru akar.

Zaman kristallerinin incelenmesi, hızla kafa karıştırıcı olabilen kuantum fiziği araştırmalarının bir parçasıdır. Kuantum düzeyinde, bir parçacık aynı anda birden fazla yerde olabilir veya bir “qubit” – tek bir dijital bilgi bitinin kuantum analogu, ancak aynı anda iki farklı değer olabilir. Kuantum parçacıkları da dolaşabilir ve ışınlanabilir. Fizikçiler hala her şeyi çözüyorlar.

Zaman kristalleri, kuantum fiziğinin birçok tuhaf özelliği arasındadır. Buz, kuvars veya elmas gibi normal kristallerde, atomlar belirli bir fiziksel konumda hizalanır – daha büyük ölçeklerde ayırt edici düzenli şekillerine yol açan küçük bir etki.

Ancak bir zaman kristalindeki parçacıklar, onlara ne zaman baktığınıza bağlı olarak, yani zaman içindeki konumlarına bağlı olarak iki farklı düşük enerji durumundan birinde bulunur. Bu, sonsuza kadar devam eden düzenli bir salınımla sonuçlanır, gerçek bir sürekli hareket türü.

Bununla birlikte, bu tür sürekli hareket, yalnızca şu veya bu duruma sabitlenmemiş ideal zaman kristallerinde sonsuza kadar gerçekten var olur ve Aalto Üniversitesi deneylerindeki zaman kristalleri ideal olmadığından, “erimeden önce sadece birkaç dakika sürdüler. ” dedi ve normal davranmaya başladı, dedi Autti.

Aynı sınırlama, sürekli hareketten yararlanmanın bir yolu olmadığı anlamına gelir: Bir zaman kristali, ondan fiziksel iş çıkarmak için bir girişimde bulunulursa, sadece durur – “erir” dedi.

Zaman kristalleri ilk olarak 2012’de, atom çekirdeğinin proton ve nötronlarında kuarkları tutan atom altı “güçlü” kuvvet üzerindeki çalışmaları nedeniyle 2004 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen Amerikalı teorik fizikçi Frank Wilczek tarafından önerildi. evrenin temel kuvvetleri. İlk olarak 2016 yılında Maryland Üniversitesi’nde nadir toprak metali iterbiyum iyonlarıyla yapılan deneylerde tespit edildi.

Zaman kristalleri o zamandan beri sadece birkaç kez yapıldı, çünkü onları yaratmak son derece zor. Ancak Aalto Üniversitesi deneyleri, onları daha kolay ve daha uzun süre yapmanın bir yolunu ima ediyor. Bu aynı zamanda herhangi bir sistem oluşturmak için iki zaman kristalinin ilk kez kullanılmasıydı.

Birleşik Krallık’taki Loughborough Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olan fizikçi Achilleas Lazarides, teknoloji devi Google tarafından işletilen özel bir kuantum bilgisayarda zaman kristallerinin çalışan bir kuantum simülasyonunun oluşturulmasına yardımcı olan teorik araştırmalar yaptı.

En son çalışmada yer almayan Lazarides, zaman kristallerindeki sürekli hareketin, 19. yüzyılda enerjinin korunumu ile ilgili daha önceki fikirlerden geliştirilen termodinamik yasalarının sınırlarında gerçekleştiğini açıkladı.

Genellikle, bir sistemin toplam çalışma enerjisinin yalnızca düşebileceği belirtilir, bu da sürekli hareketin imkansız olduğu anlamına gelir – yüzyıllarca süren deneylerin doğruladığı bir şey.

Ancak zaman kristallerinde çekirdeklerin düşük enerjili hallerindeki kuantum değişiklikleri ne enerji yaratır ne de kullanır, dolayısıyla böyle bir sistemin toplam enerjisi asla artmaz. — termodinamik yasalarının izin verdiği özel bir durum, dedi.

Lazarides, zaman kristalleriyle yapılan mevcut deneylerin, ne olursa olsun, herhangi bir pratik uygulamadan uzak olduğunu kabul etti, ancak kuantum mekaniği hakkında daha fazla bilgi edinme şansı çok değerli.

Zaman kristalleri “doğada aslında var olmayan bir şey” dedi. “Bildiğimiz kadarıyla maddenin bu evresini biz yarattık. Bundan bir şey çıkar mı, söylemek zor.”

Yazar : admin

Avatar of admin

Check Also

Biden ekonomi ve sendikalı işçiler hakkında açıklamalarda bulundu

IE 11 desteklenmiyor. Optimum bir deneyim için sitemizi başka bir tarayıcıda ziyaret edin. BİR SONRAKİ …

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

organik hit - Bayilik Veren Firmalar -