ახალი დროის კრისტალების აღმოჩენა

მატერიის უცნაური ფორმა, რომელსაც დროის კრისტალი ჰქვია, ახლახან გამოჩნდა ორ ახალ ადგილას. მეცნიერებმა შექმნეს ასეთი კრისტალი მონოამონიუმის ფოსფატში, როგორც ნათქვამია Physical Review Letters-ის მაისის ნომერში, ხოლო მეორე ჯგუფმა შექმნა ის თხევად გარემოში, რომელიც შეიცავს ვარსკვლავის ფორმის ნაწილაკებს, ეს პუბლიკაცია გამოჩნდა Physical Review-ში.

სხვა ცნობილი მაგალითებისგან განსხვავებით, დროის კრისტალი მონოამონიუმის ფოსფატისაგან მზადდებოდა მყარი მასალისგან მოწესრიგებული ფიზიკური აგებულებით, ე.ი. ტრადიციული კრისტალი. დანარჩენი მასალები, საიდანაც აქამდე წარმოიქმნა კრისტალები, უწესრიგოა. მეცნიერებმა პირველად შექმნეს დროის კრისტალები 2016 წელს. ერთი მათგანი დამზადებული იყო ბრილიანტისგან დეფექტებით, მეორე კი იტერბიუმის იონების ჯაჭვის გამოყენებით.

ჩვეულებრივი კრისტალები, როგორიცაა მარილი და კვარცი, არის სამგანზომილებიანი, მოწესრიგებული სივრცითი კრისტალების მაგალითები. მათი ატომები ქმნიან განმეორებით სისტემას, რომელიც ცნობილია მეცნიერებისთვის ათწლეულების განმავლობაში. დროის კრისტალები განსხვავებულია. მათი ატომები პერიოდულად ვიბრირებენ ჯერ ერთი მიმართულებით, შემდეგ კი მეორე მიმართულებით, პულსირებული მაგნიტური ძალით (რეზონანსი). მას ჰქვია "ტკიპა".

დროის კრისტალში ტიკტიკა გარკვეული სიხშირის ფარგლებშია, თუმცა ურთიერთქმედების იმპულსებს განსხვავებული რეზონანსები აქვთ. მაგალითად, გასული წლის ერთ-ერთ ექსპერიმენტში შესწავლილი დროის კრისტალების ატომები ბრუნავდნენ მათზე მოქმედი მაგნიტური ველის პულსაციის მხოლოდ ნახევარი სიხშირით.

მეცნიერები ამბობენ, რომ დროის კრისტალების გაგებამ შეიძლება გამოიწვიოს ატომური საათების, გიროსკოპებისა და მაგნიტომეტრების გაუმჯობესება და კვანტური ტექნოლოგიის შექმნას. აშშ-ის თავდაცვის მოწინავე კვლევითი პროექტების სააგენტომ (DARPA) გამოაცხადა დაფინანსება ბოლო წლების ერთ-ერთი ყველაზე უცნაური სამეცნიერო აღმოჩენის კვლევისთვის.

- განუცხადა Gizmodo-ს DARPA-ს პროგრამის ხელმძღვანელმა. დოქტორი როზა ალეჰანდა ლუკაშევი. მისი თქმით, ამ კვლევების დეტალები კონფიდენციალურია. შეიძლება მხოლოდ დავასკვნათ, რომ ეს არის ახალი თაობის ატომური საათები, უფრო მოსახერხებელი და სტაბილური, ვიდრე ამჟამად გამოყენებული რთული ლაბორატორიული საშუალებები. მოგეხსენებათ, ასეთი ტაიმერები გამოიყენება ბევრ მნიშვნელოვან სამხედრო სისტემაში, მათ შორის, მაგალითად, GPS-ში.

ნობელის პრემიის ლაურეატი ფრენკ ვილჩეკი

სანამ კრისტალები რეალურად აღმოიჩენდნენ, ისინი თეორიულად იყო ჩაფიქრებული. ის რამდენიმე წლის წინ ამერიკელმა, ნობელის პრემიის ლაურეატმა გამოიგონა. ფრენკ ვილჩეკი. მოკლედ, მისი იდეაა სიმეტრიის დარღვევა, როგორც ეს ხდება ფაზური გადასვლების შემთხვევაში. თუმცა დროის თეორიულ კრისტალებში სიმეტრია დაირღვევა არა მარტო სამ სივრცულ განზომილებაში, არამედ მეოთხეშიც - დროში. ვილჩეკის თეორიის მიხედვით, დროებით კრისტალებს აქვთ განმეორებადი სტრუქტურა არა მხოლოდ სივრცეში, არამედ დროშიც. პრობლემა ის არის, რომ ეს გულისხმობს ატომების ვიბრაციას კრისტალურ ბადეში, ე.ი. მოძრაობა ელექტრომომარაგების გარეშერასაც ფიზიკოსები შეუძლებლად და შეუძლებლად თვლიდნენ.

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით რა კრისტალები სურდა ცნობილ თეორეტიკოსს და, ალბათ, არც არასოდეს იქნება, 2016 წელს მერილენდის უნივერსიტეტისა და ჰარვარდის უნივერსიტეტის ფიზიკოსებმა ააშენეს დროის "უწყვეტი" (ან დისკრეტული) კრისტალები. ეს არის ატომების ან იონების სისტემები, რომლებიც აჩვენებენ კოლექტიურ და ციკლურ მოძრაობას, იქცევიან მატერიის მანამდე უცნობი ახალი მდგომარეობის მსგავსად, ოდნავი აშლილობისადმი მდგრადი.

თუმცა არც ისე უჩვეულო, როგორც პროფ. ვილჩეკ, ახლად აღმოჩენილი დროის კრისტალები საკმარისად საინტერესოა სამხედრო ინტერესის მოსაზიდად. და ეს საკმარისად მნიშვნელოვანი ჩანს.