“Havada Asılı” Zaman Kristalleri.

Bilim İnsanları Fizik Kurallarına Meydan Okuyan “Havada Asılı” Zaman Kristalleri Yarattı.

Havada Asılı Zaman Kristali Soyut

NYU’daki fizikçiler, parçacıkların ses dalgaları üzerinde havada asılı kalırken ritmik bir şekilde “tik tak” yaptığı yeni bir tür zaman kristali keşfetti. (Sanatçı konsepti). Kaynak: SciTechDaily.com

Yeni gözlemlenen bir akustik zaman kristali, karşılıklı olmayan etkileşimler yoluyla salınan parçacıkları havada tutmak için ses dalgalarını kullanıyor. Bu keşif, klasik fiziğe meydan okuyor ve teknoloji ile biyolojideki uygulamalara işaret ediyor.

Zaman kristalleri, genellikle “tik tak” olarak tanımlanan, sabit bir ileri geri hareketi tekrarlayan parçacıklardan oluşan sistemlerdir. İlk olarak teorik olarak önerilmiş ve yaklaşık on yıl önce deneysel olarak doğrulanmıştır. Henüz ticari veya endüstriyel kullanımları olmasa da araştırmacılar, kuantum hesaplama ve gelişmiş veri depolama gibi uygulamalar için güçlü bir potansiyel görüyorlar.

Keşiflerinden bu yana bilim insanları birden fazla zaman kristali formu oluşturdu ve inceledi. Her sürüm farklı davranarak çeşitli olası gelecek kullanımlarının önünü açıyor.

Şimdi, New York Üniversitesi’ndeki fizikçiler, parçacıkların ses üzerinde yüzdüğü ve ileri geri ses dalgaları göndererek etkileşime girdiği, önceden bilinmeyen bir tür zaman kristali gözlemledi. Bu etkileşimler, her etkinin eşit ve zıt bir tepkisi olduğunu belirten Newton’un Üçüncü Hareket Yasası’nı ihlal ediyor, yani kuvvetler normalde eşleşmiş çiftler halinde gelir (yani büyüklük olarak eşit ve yön olarak zıt). Ancak NYU sisteminde, boncuklar olarak tanımlanan parçacıklar, simetrik olmaktan ziyade eşit olmayan bir şekilde birbirlerini etkiliyor ve bu da bilim insanlarının karşılıklı olmayan hareket dediği şeye yol açıyor.

Görünür Akustik Zaman Kristalleri ve Biyolojik Bağlantılar

Physical Review Letters dergisinde yayınlanan sonuçlar, zaman kristallerinin pratik uygulamalar için potansiyel ilgisini genişletiyor. Birçok kuantum sisteminin aksine, bu sistem çıplak gözle görülebilir. Kristal, bir kişinin elinde rahatça tutulabilen, yaklaşık bir fit yüksekliğindeki bir cihaz üzerinde oluşuyor.

NYU Yumuşak Madde Araştırma Merkezi direktörü ve makalenin kıdemli yazarı Fizik Profesörü David Grier, “Zaman kristalleri sadece olasılıklar nedeniyle değil, aynı zamanda çok egzotik ve karmaşık göründükleri için de büyüleyici” diyor. “Sistemimiz dikkat çekici çünkü inanılmaz derecede basit.”

Zaman Kristalleri

Yaklaşık saniyenin üçte biri kadar bir sürede bir zaman kristali oluşturan milimetre ölçeğindeki boncuk çiftlerini gösteren bir durdurma hareketli görüntü. Renkler, boncukların bu süre zarfında farklı aşamalarda etkileşime girdiğini temsil ediyor. Kaynak: NYU Yumuşak Madde Araştırma Merkezi
Grier’in yanı sıra çalışmaya NYU yüksek lisans öğrencisi Mia Morrell ve NYU lisans öğrencisi Leela Elliott da katıldı. Çalışmalarının aynı zamanda sirkadiyen ritimler gibi biyolojik zaman tutmayı anlama açısından da etkileri var. Bu bağlantı, sindirimle ilgili süreçler de dahil olmak üzere bazı biyokimyasal sistemlerin de yeni zaman kristalinde görülenlere benzer karşılıklı olmayan etkileşimlere dayanmasından kaynaklanıyor.

Akustik Havada Tutma ve Ses Aracılı Etkileşimler

Zaman kristalinin kendisi, ses dalgaları tarafından yerinde tutulan, ambalaj malzemesine benzer küçük strafor boncuklardan yapılmıştır. Bu dalgalar bir “akustik havada tutucu” görevi görerek boncukların havada asılı kalmasını ve başlangıçta hareketsiz olmasını sağlar.

Morrell, “Ses dalgaları parçacıklar üzerinde kuvvet uygular – tıpkı bir gölet yüzeyindeki dalgaların yüzen bir yaprak üzerinde kuvvet uygulayabilmesi gibi” diye açıklıyor. “Nesneleri, onları duran dalga adı verilen bir ses alanına daldırarak yerçekimine karşı havada tutabiliriz.”

Zaman Kristalleri Demo

NYU fizik araştırmacıları, parçacıklarının bir ses yastığı üzerinde havada asılı kaldığı ve birbirleriyle ses dalgaları alışverişinde bulunarak etkileşime girdiği yeni bir tür zaman kristali gözlemledi. Yukarıda, altı inç yüksekliğindeki 3D baskılı bir çerçeveye yerleştirilmiş (siyah) dairesel hoparlörlerden yayılan ses dalgaları tarafından bir boncuk (mor) havada asılı tutuluyor. Kaynak: NYU Yumuşak Madde Araştırma Merkezi
Asılı kaldıktan sonra, parçacıklar aralarındaki ses dalgalarını saçarak birbirleriyle etkileşime girmeye başlar. Bu alışverişler sistemin olağandışı davranışının merkezinde yer alır.

Karşılıklı Olmayan Kuvvetler Newton’un Üçüncü Yasasına Meydan Okuyor

Kilit detay, daha büyük parçacıkların daha küçük olanlardan daha fazla ses saçmasıdır. Sonuç olarak, daha büyük bir boncuğun daha küçük bir boncuk üzerinde, daha küçük boncuğun onun üzerindeki etkisinden daha güçlü bir etkisi vardır. Bu dengesizlik, farklı boyutlardaki parçacıklar arasındaki etkileşimin doğası gereği eşit olmadığı anlamına gelir.

Morrell, “Bir rıhtıma yaklaşan farklı boyutlardaki iki feribotu düşünün” diyor. “Her biri diğerini iten su dalgaları oluşturur – ancak boyutlarına bağlı olarak farklı derecelerde.”

Bu ses tabanlı etkileşimler Newton’un Üçüncü Yasası’na bağlı olmadığından, boncuklar yerlerinde asılı kalırken kendi kendine salınmaya başlamakta özgürdür. Birlikte, üzerlerine etki eden olağandışı kuvvetleri dengeleyen sabit bir ritme yerleşerek görünür ve sürekli bir zaman kristali hareketi yaratırlar.

Kaynak. Scitechdaily
Yazar: James Devitt, New York Üniversitesi

Haber Veriyoruz