Bilim insanları, insan gözüyle görülebilen ilk zaman kristallerini geliştirmeyi başardı. Bu çığır açan keşif, teknolojinin geleceği için heyecan verici kapılar aralıyor ve hatta ilerleyen dönemlerde 100 dolarlık banknotlar gibi günlük objelerde bile kendine yer bulabilir.
Yeni geliştirilen zaman kristalleri, sıvı kristallerin üzerine ışık tutulduğunda ortaya çıkan kıvrımlardan oluşuyor. Bu sıvı kristaller, günlük hayatımızda kullandığımız LCD ekranların içindeki maddelerle aynı yapıya sahip.
Önceki zaman kristallerinin aksine, bu yeni 'psychedelic kaplan çizgileri' olarak adlandırılan yapılar, araştırmacılara göre doğrudan görülebiliyor. Bu durum, bilim insanlarına bu ilginç madde fazını incelemek için yepyeni bir pencere sunuyor. Ayrıca telekomünikasyondan sahteciliği önleyici tasarımlara ve veri depolamaya kadar birçok pratik uygulama alanı da bulunuyor.
Çalışmanın baş yazarı Hanqing Zhao, yaptığı açıklamada, "Bu kristaller doğrudan mikroskop altında ve hatta özel koşullar altında çıplak gözle bile gözlemlenebiliyor" dedi.
2012 yılında Nobel ödüllü fizikçi Frank Wilczek tarafından ilk kez öne sürülen zaman kristalleri, zaman içinde tekrarlayan parçacık gruplarıdır. Bu yapı, tıpkı uzayda tekrarlayan geleneksel kristaller gibi, fiziksel yasaların zaman içindeki simetrisini bozarak farklı bir davranış sergiler.
Geleneksel kristaller uzaydaki simetriyi kırarken, zaman kristalleri de zaman içindeki simetriyi kırar. Kuantum mekaniğinin izin verdiği en düşük enerji seviyesinde var olan bu kristaller, iki durum arasında sürekli ve yavaşlamadan salınır.
Bu dikkat çekici özellikleri, zaman kristallerinin termodinamiğin ikinci yasasını ihlal eden periyodik hareket makineleri olduğu iddialarına yol açmıştı. Ancak bu doğru değil. Fotonlar, yani ışık parçacıkları tarafından beslenen bu kristaller, enerji kaybedip kazanamazlar; onlara çarpan ışık, yalnızca iki durum arasındaki hareketlerini tekrar etmelerine neden olur.
Wilczek'in önerisinden bu yana, fizikçiler elmaslar, kuantum bilgisayarlar ve normalden yüzlerce kat daha büyük hale getirilen rubidyum atomları içinde zaman kristalleri yarattılar ve incelediler. Ancak bu kristaller doğrudan görülemiyordu ve lazer ışığının dalgalanmaları aracılığıyla inceleniyordu.
Görülebilir zaman kristallerini tasarlamak için araştırmacılar, sıvı kristallerin (katı ve sıvı gibi davranan çubuk şeklinde moleküller) iki yüzeyi boyanmış cam parçası arasına yerleştirdiler. Doğru şekilde sıkıştırıldığında, bu moleküller hareket edebilen ve atomlar gibi davranabilen kıvrımlar oluşturuyor.
Çalışmanın ortak yazarlarından Ivan Smalyukh, "Bu bükülmeler kolayca giderilemiyor. Parçacıklar gibi davranıyorlar ve birbirleriyle etkileşime giriyorlar" diye belirtti.
Bilim insanları, cam parçalarına ışık tutarak, kaplamadaki boya moleküllerini tepki vermeye ve sıvı kristalleri sıkıştırmaya teşvik ettiler. Bu da, çözüm boyunca zamanla düzenli olarak tekrarlanan etkileşimlerle dans eden binlerce yeni kıvrımın oluşmasına neden oldu. Araştırmacılar sıcaklığı artırıp azaltsalar bile, kıvrımların hareketleri değişmedi.
Smalyukh, "Her şey hiçlikten doğuyor. Tek yaptığınız ışık tutmak ve bu zaman kristali dünyası ortaya çıkıyor" dedi.
Temel fizikteki ilerlemelerin ötesinde, araştırmacılar yeni sistemin, yüksek değerli banknotların taklit edilmesini zorlaştıracak özgün desenlere sahip 'zaman filigranları' olarak geliştirilebileceğini belirtiyor. Ayrıca, kristalleri üst üste yığarak daha karmaşık desenler oluşturmak ve büyük miktarda veri depolamak da mümkün olabilir.
Smalyukh, "Şu anda uygulamalara bir sınır koymak istemiyoruz. Bence bu teknolojiyi her türlü yöne itmek için fırsatlar var" diyerek geleceğe dair umutlu konuştu.
