İlginç malzeme, sadece mekânda olmak yerine, dördüncü boyut olan zamanda kristal-benzeri yapıyı tekrarlıyor.
Zaman kristali unvanı verilen bu yeni tür madde, daha önce teorik olarak imkânsız olduğu düşünülen bir başarı gösteren iki ayrı ekip tarafından yaratıldı. Elmaslardan kar tanelerine dek normal kristallerin, tekrarlayan üç boyutlu kafes içinde düzenlenmiş atomları vardır. Buna karşın, varlığı ilk defa 2012 yılında önerilen zaman kristalleri içindeki atomlar, dördüncü boyutta, yani zaman üzerinde bir örüntü tekrarlıyorlar.
Bu esasta, herhangi bir dışsal etki olmaksızın sonsuza kadar salınmaları gerektiği anlamına gelir. Bazı araştırmacılar, belirgin bir biçimde oluşturulmalarından önce, zaman kristallerinin sürekli hareketinin fizik yasalarıyla çelişki üreteceği konusundaki şüphelerini ifade ediyorlardı. Fakat bunun, bu garip tarzlı madde kuantum seviyesinde davrandığından, kısmen mümkün olduğu düşünülmüştü.
Bir zaman kristali, kapalı bir sistem gibi gözüküyor, yani dış dünyaya kaybedilen bir enerji yok. Ve aynı zamanda süperiletkenlerle benzer özelliklere sahip olduğu görülüyor, yani elektronları herhangi bir dirençle karşılaşmaksızın hareket edebiliyor.
Bu, gözlemlenen hareketin, en azından teorik olarak, sürekli sürmesine izin veriyor.
Henüz pratik uygulamaların çok uzak olduğu düşünülüyor; ancak kristallerin, kuantum bilgisayarları gerçek kılmaya yardım edecek benzersiz özelliklere sahip olduğuna inanılıyor.
Prototip kuantum bilgisayarlar mevcut, ancak dış dünyanın en hafif bir müdahalesinden bile sıkı bir şekilde korunmaları gerekiyor. Kristaller, depolanmış bilginin korunmasına yardım edebilecek, günümüzde kullanılan bilgisayarlardan milyonlarca kat daha hızlı bilgisayarların kullanımını yaygınlaştırmanın önündeki en büyük engellerden birinin üstesinden gelecek.
Maryland Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yönlendirilen ekiplerden biri, ilk zaman kristalini, iterbiyum elementinin elektrik yüklü atomlarından üretti. Bu atomlardan 10’unu yüzeyin üzerinde havaya kaldırmak için bir elektrik alan kullandılar, sonra onları tekrar tekrar lazer darbeleriyle vurdular.
Atomlar, kendi kendilerine, düzgün bir örüntü içinde ters çevrilmeye başladılar; fakat bunu tuhaf bir yolla yaptılar. Lazer darbeleriyle aynı oranda hareket etmek yerine, temponun yarısında ters çevrildiler.
Araştırmacılar bunu, bir piyano tuşuna iki kez basmakla karşılaştırdılar; ancak sadece bir kez not alınıyordu, ya da düzenli olarak bir sünger sıkılıyordu; ama her saniyedeki sıkışta yalnızca bir kere geri sekiyor görünüyordu.
Bu durum, bir zaman kristalininbelirtisi olan bir hikâye anlatır. Çığır açacak görünen bu gelişme, geçtiğimiz Ekim ayında ortaya çıktı, ama bilim dünyası, makalenin hâkemli bir dergide yayımlanmış tüm detaylarını görmek için bekliyordu.
Harvard Üniversitesi’ndeki deneyleri yürüten ekip ile Maryland ekibi, bilim dünyasının önde gelen dergilerinden Nature’da ayrı ayrı makaleler yayımladılar.Maryland ekibinin bir üyesi olan Austin Texas Üniversitesi’nden Prof. Andrew Potter, “Bu, dengesiz fazların yepyeni dünyasının kapısını açıyor. Son birkaç yıldır toparladığımız teorik fikirleri aldık ve aslında laboratuvarda uyguladık. Umut ediyorum ki, bu sadece ilk örnektir ve diğerleri de peşi sıra gelecektir.”
Bununla birlikte, Nature tarafından yayımlanan bir açıklamada, alanın önde gelen uzmanlarından biri, zaman kristallerinin gerçekten varolduğundan şüphe etmememizi sağlayacak kanıt için daha çok araştırma yapılması gerektiğini söylüyor.
Santa Barbara, Kaliforniya Üniversitesi’nden Prof. Chetan Nayak, mevcut bilgilerimizine dayanılarak, “fizik yasalarının zaman-çevrim simetrisinin kendiliğinden koparılması” eğer mümkünse, bunu görmenin doğal olduğunu yazdı. Ancak zaman kristali gibi görünen beklenmedik terse çevrilme hareketinin sonsuza kadar sürmeyebileceği durumda bunun mümkün olduğunu da ekledi.
Prof. Nayak, her iki grubun da zaman kristalinin kanıtını sunmakla birlikte, onların sonuçlarını birleştirirsek, işaret ettikleri noktanın, salınımın geniş zamanlar boyunca fazda korunduğunu ve kaçınılmaz dalgalanmalar tarafından yorulmadığını gösteren deneylere duyulan ihtiyaç olduğunu söylüyor.
