גילוי של גבישי זמן חדשים

צורה מוזרה של חומר הנקראת גביש זמן הופיעה לאחרונה בשני מקומות חדשים. מדענים יצרו גביש כזה במונואמוניום פוספט, כפי שדווח בגיליון מאי של Physical Review Letters, וקבוצה אחרת יצרה אותו במדיום נוזלי המכיל חלקיקים בצורת כוכב, פרסום זה הופיע ב-Physical Review.

בניגוד לדוגמאות ידועות אחרות, גביש זמן ממונואמוניום פוספט, הוא היה עשוי מחומר מוצק עם מבנה פיזי מסודר, כלומר. קריסטל מסורתי. שאר החומרים שמהם נוצרו עד כה גבישים בזמן היו מופרעים. מדענים יצרו גבישי זמן לראשונה בשנת 2016. אחד מהם היה עשוי מיהלום פגום, השני נוצר באמצעות שרשרת של יוני איטרביום.

גבישים רגילים כמו מלח וקוורץ הם דוגמאות של גבישים מרחביים תלת מימדיים מסודרים. האטומים שלהם יוצרים מערכת חוזרת המוכרת למדענים במשך עשרות שנים. גבישי זמן שונים. האטומים שלהם רוטטים מעת לעת תחילה בכיוון אחד ולאחר מכן בכיוון השני, נרגשים על ידי כוח מגנטי פועם (תהודה). זה נקרא "תִקתוּק".

התקתוק בגביש הזמן מוכל בתדר מסוים, אם כי לפולסים המקיימים תהודה שונה. לדוגמה, האטומים בגבישי הזמן שנחקרו באחד מהניסויים של השנה שעברה הסתובבו בתדירות של רק מחצית מתדירות הפעימות של השדה המגנטי הפועל עליהם.

מדענים אומרים שהבנת גבישי הזמן יכולה להוביל לשיפורים בשעונים האטומיים, גירוסקופים ומגנטומטרים, ולעזור ליצור טכנולוגיה קוונטית. הסוכנות האמריקאית לפרויקטי מחקר מתקדמים בתחום ההגנה (DARPA) הכריזה על מימון למחקר על אחת התגליות המדעיות המוזרות ביותר של השנים האחרונות.

- ראש תוכנית DARPA אמר לגיזמודו, ד"ר רוזה אלחנדה לוקשב. הפרטים של המחקרים הללו חסויים, אמרה. אפשר רק להסיק שמדובר בדור חדש של שעונים אטומיים, נוחים ויציבים יותר ממתקני המעבדה המורכבים המשמשים כיום. כפי שאתה יודע, טיימרים כאלה משמשים במערכות צבאיות חשובות רבות, כולל, למשל, GPS.

חתן פרס נובל פרנק וילצ'ק

לפני שהתגלו גבישי זמן בפועל, הם נוצרו בתיאוריה. הוא הומצא לפני כמה שנים על ידי חתן פרס נובל אמריקאי. פרנק וילצ'ק. בקיצור, הרעיון שלו הוא לשבור סימטריה, כפי שקורה במעברי פאזה. עם זאת, בגבישי זמן תיאורטיים, הסימטריה תישבר לא רק בשלושה ממדים מרחביים, אלא גם ברביעי - בזמן. לפי התיאוריה של וילצ'ק, לגבישים זמניים יש מבנה חוזר לא רק במרחב אלא גם בזמן. הבעיה היא שזה מרמז על רטט של אטומים בסריג הגביש, כלומר. תנועה ללא ספק כוחמה שנחשב בעיני הפיזיקאים כבלתי אפשרי ובלתי אפשרי.

למרות שאנחנו עדיין לא יודעים את הגבישים שהתיאורטיקן המפורסם רצה, וכנראה לעולם לא ירצה, בשנת 2016 בנו פיזיקאים מאוניברסיטת מרילנד ואוניברסיטת הרווארד גבישי זמן "לא רציפים" (או בדידים). אלו הן מערכות של אטומים או יונים המדגימים תנועה קולקטיבית ומחזורית, שמתנהגים כמו מצב חדש של חומר שלא היה ידוע קודם לכן, עמיד בפני ההפרעות הקלות ביותר.

אם כי לא יוצא דופן כמו פרופ. וילצ'ק, גבישי הזמן החדשים שהתגלו מעניינים מספיק כדי למשוך עניין צבאי. וזה נראה מספיק משמעותי.