*
Zaman kristalleri:
**
Bilim adamları maddenin yeni bir halini nasıl yarattılar?
***
Einstein’ın yer çekimi dalgaları ya da Higgs ‘boson’u gibi önde gelen tahminlerin bazılarının deneyler ile kanıtlanması on yıllar almıştır.
Ancak, güncel bir gelişme olarak duyurabiliriz ki, bir tahmin şaşırtıcı şekilde ve kısa sürede bir olgu haline dönüşmüş olabilir.
Bu maddenin, “zaman kristalleri” adı verilen yeni ve tuhaf bir halidir.
Fizikçiler bu olguyu kuramsallaştıramamış, onaylayamamıştı fakat 2012’de ilk kez tahmin edildiğinden sadece beş yıl sonra modellenmesi başarıldı.
Elmas ve kuvars gibi kristaller, uzaydaki yinelenen bir düzen içinde düzenlenmiş atomlardan yapılır. Bu yeni kristallerde, atomlar da tekrar eden bir paterni izler, ancak zamanla. Bu tuhaf özellik nedeniyle, zaman kristalleri bir gün kuantum hesaplama gibi devrimci teknolojilerde uygulamalar bulabilir.
Zaman kristallerinin hikayesi 2012’de MIT’den Nobel Ödülü sahibi Frank Wilczek ile başlıyor. Kuramsal bir fizikçi ve matematikçi olan Wilczek, zaman kristalleri fikrini yaratmak için düzenli kristallerin önemli bir özelliğinin – simetri kırılması – aktarılmasında önemli bir adım attı.
Simetri kırmanın ne olduğunu anlamak için sıvı suyu düşünün. Bir su damlacığında, mole- küller serbestçe hareket ederler ve sıvı içindeki herhangi bir yerde olabilirler. Sıvı her yönden aynı görünür; yani simetri derecesi yüksektir. Su dondurulmak için soğutulur ise moleküller arasındaki çekim kuvvetleri molekülleri aralıklı olarak yerleştirir ve bir kristal halinde yeniden düzenlenmeye zorlar. Fakat bu düzenlilik, kristalin sıvı kadar simetrik olmadığı anlamına gelir; bu nedenle, buzun içine dondurulduğunda sıvının simetrisinin bozulduğunu söyleriz.
Simetri kırma, fizikteki en derin kavramlardan biridir. Kristallerin oluşumunun arkasında olmakla birlikte, birçok temel süreçte de görülür. Örneğin, atom altı parçacıkların kütle edinme şeklini açıklayan ünlü Higgs mekanizması, bir simetri kırma işlemidir.
Wilczek, 2012’de, zaman kristali fikri ilk kez teorileştirmişti ancak teoriyi hedef alan bazı itirazlar nedeni ile deneyciler bu konunun uzağında durmuşlardır.
Bir kaç ay önce harekete geçen iki farklı deney grubu, zaman kristallerini laboratuvarda yaratmak için kolları sıvadılar. Takımlardan biri lazer darbeleri kullanarak ititerbiyum atomlarının bir zaman kristali gibi davrandıklarını gösterdi.
Diğer ekip, bir elmas kristalindeki yabancı maddelerden oluşan tamamen farklı bir sistem üzerinde yoğunlaştı. Belirgin aralıklarla yabancı maddeleri uyarmak için mikrodalga kullan- dılar ve ilk takımla aynı türde, zaman kristal salınımlarını gördüler.
Sonuç olarak Wilczek’in fikirleri kanıtlandı.
Kaynak Tarihi/KAYNAK
22 Şubat 2017