کشف پیشگامانه در فیزیک کوانتوم
در یک جهش چشمگیر در علم فیزیک، دانشمندان موفق به ساخت تجربی یک حالت کاملاً جدید از ماده شدهاند: شبهکریستال زمان گسسته (DTQC). این فاز شگفتانگیز در یک سیستم کاملاً کنترلشده از اتمهای ریدبرگ با برهمکنش قوی مشاهده شد و فصل جدیدی را در درک ما از مادهای که بسیار دور از حالت تعادل وجود دارد، گشود.
شبهکریستال زمان چیست؟
الگویی را تصور کنید که تکرار میشود اما هرگز دقیقاً به یک شکل نیست. کریستالهای معمولی ساختاری دارند که به صورت متناوب در فضا تکرار میشود، مانند اتمها در یک الماس. یک کریستال زمان کار مشابهی انجام میدهد، اما الگوی آن در زمان تکرار میشود. یک شبهکریستال زمان گسسته این مفهوم را یک قدم فراتر میبرد: این حالت یک الگوی ریتمیک و منظم در طول زمان از خود نشان میدهد، اما این الگو شبهمتناوب است، به این معنی که هرگز به طور کامل تکرار نمیشود. این حالت دارای نظم است، اما بدون تکرار دقیق یک ساعت.
آزمایش: استفاده از اتمهای ریدبرگ
تیم تحقیقاتی به سرپرستی دونگ-یانگ ژو، ژنگ-یوان ژانگ و چی-فنگ وانگ، از مجموعهای از اتمهای ریدبرگ استفاده کردند—اتمهایی که به یک حالت انرژی بسیار بالا برانگیخته شدهاند و این امر باعث بزرگ شدن و افزایش شدید برهمکنش آنها میشود. آنها این سیستم اتمی را با استفاده از یک تکنیک دو-فرکانسی مهندسیشده، تحریک کردند. با اعمال دو میدان فرکانس رادیویی (RF) با فرکانسهای نامتناسب (نسبت آنها یک عدد گنگ است)، آنها سیستم را به این حالت شبهکریستالی منحصربهفرد سوق دادند.
نشانه کشف
اثبات قطعی فاز DTQC از طریق مشاهده پاسخ سیستم به دست آمد. هنگامی که اتمها توسط این میدانها تحریک میشدند، شروع به نوسان در یک فرکانس جدید و زیرهارمونیک میکردند—فرکانسی پایینتر از فرکانسهای محرک. این قله زیرهارمونیک که به وضوح در طیف فوریه پاسخ سیستم قابل مشاهده بود، به عنوان نشانه غیرقابل انکار شبهکریستال زمان گسسته عمل کرد. محققان نشان دادند که این اثر تنها تحت شرایط خاص تحریک دو-فرکانسی و شبهمتناوب ظاهر میشود، که نشاندهنده مهندسی دقیق مورد نیاز است.
استحکام و پیامدهای آینده
یکی از برجستهترین ویژگیهای این حالت جدید ماده، استحکام آن است. فاز DTQC حتی زمانی که محققان اختلالات کوچکی مانند تغییر شدت میدانهای RF یا تنظیم لیزر را اعمال میکردند، پایدار باقی میماند. این پایداری تأیید میکند که این یک فاز واقعی و مقاوم از ماده است، نه فقط یک پدیده گذرا.
این پیشرفت چیزی فراتر از یک کنجکاوی علمی است. این کشف یک پلتفرم قدرتمند جدید برای کاوش در فیزیک غیرتعادلی ایجاد میکند و بینشهای عمیقی در مورد چگونگی شکستن تقارنهای بنیادی، مانند تقارن انتقال زمان، ارائه میدهد. درک این فرآیندها برای پیشرفت مکانیک کوانتومی حیاتی است و میتواند دیدگاه جدیدی در مورد ماهیت بنیادی خود زمان ارائه دهد.
اطلاعات بیشتر از منبع: Quantum Zeitgeist