ფიზიკოსებმა ახალი ტიპის დროის კრისტალი შექმნეს, რომელმაც შეიძლება კვანტური ურთიერთქმედებების შესახებ რამდენიმე ფუნდამენტური თეორია დაადასტუროს.

სტანდარტული დროის კრისტალი მატერიის ახალი მდგომარეობაა, რომელიც მუდმივ მოძრაობას ენერგიის გამოყოფის გარეშე ასახავს. დროის კრისტალი ტრადიციული კრისტალის მსგავსია.

მეორე მხრივ, ჩვეულებრივი კრისტალი სივრცის ფიზიკურ განზომილებაში გარკვეულ კანონზომიერებას, ხოლო დროის კრისტალი კი მოძრაობის კანონზომიერებას იმეორებს, ანუ დროთა განმავლობაში ატომების იგივე კონფიგურაციებს იმეორებს. ეს კი დროის კრისტალის განსაზღვრული სიხშირით ვიბრაციას იწვევს.

თეორიულად დროის კრისტალს იგივე კანონზომიერების უსასრულოდ დატრიალება ისე შეუძლია, რომ გარეგანი ჩარევა არ დასჭირდეს — წარმოიდგინეთ მაჯის საათი, რომელსაც დაქოქვა არ სჭირდება. ამის მიუხედავად, დროის კრისტალი ძალიან მოწყვლადია და გარემო მასზე დიდ გავლენას ახდენს.

დროის კრისტალები 2016 წელს შეიქმნა, თუმცა ამჯერად მკვლევრებმა უპრეცედენტო წარმატებას მიაღწიეს: დროის კრისტალის ახალი ტიპი შექმნეს, რომელსაც კვაზიკრისტალი უწოდეს. კვაზიკრისტალი მყარი სხეულია, რომლის ატომებსაც სპეციფიკური, არაშემთხვევითი კონფიგურაცია აქვს, თუმცა კანონზომიერების გამეორების გარეშე.

სხვაგვარად რომ ვთქვათ, სტანდარტული დროის კრისტალისგან განსხვავებით, რომელიც კონფიგურაციას მუდმივად იმეორებს, დროის კვაზიკრისტალი ატომების განლაგების კანონზომიერებას არასდროს იმეორებს. რადგან გამეორება არ ხდება, კრისტალი სხვადასხვა სიხშირით ვიბრირებს. როგორც მკვლევრები აცხადებენ, "დროის კვაზიკრისტალს მოწესრიგებული განლაგება ახასიათებს, მაგრამ არა — პერიოდულობა".

ასევე იხილეთ: პირველად ისტორიაში, ფიზიკოსებმა უწყვეტი დროის კრისტალი შექმნეს

როგორ იქმნება კვაზიკრისტალი

მეცნიერებმა დროის კვაზიკრისტალის შექმნა მილიმეტრული ზომის ალმასის ნატეხით დაიწყეს. შემდეგ მას აზოტის სხივები მოახვედრეს, რამაც ალმასის სტრუქტურაში ნაპრალები წარმოშვა. ალმასში ნახშირბადის ატომები აზოტმა ჩაანაცვლა, რის შედეგადაც ცარიელი ატომური ღრმულები დარჩა.

როგორც წესი, ბუნება ვაკუუმს სწრაფად ავსებს, ამიტომ ეს ცარიელი სივრცეები ელექტრონებმა მალევე ამოავსეს და მათთან ახლოს მდებარე ნაწილაკებთან კვანტურ დონეზე ურთიერთქმედება დაიწყეს.

"დროის კვაზიკრისტალებში ოსცილაციის დასაწყებად მიკროტალღური ბიძგები გამოვიყენეთ. მიკროტალღები დროში წესრიგის დამყარებას უწყობს ხელს", — განმარტავს მკვლევარი.

შესაძლო გამოყენებები

ახალი კვლევის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგი არის ის, რომ იგი კვანტური მექანიკის ზოგ თეორიას ადასტურებს. ასევე მას შესაძლო გამოყენებები აქვს დროის მაღალი სიზუსტით გაზომვაში, კვანტურ გამოთვლებსა და კვანტურ სენსორულ ტექნოლოგიაში.

სენსორების შემთხვევაში კრისტალის სიმყიფესა და მგრძნობელობას დიდი უპირატესობა მოაქვს. კრისტალი გარემო ფაქტორების, მაგალითად, მაგნეტიზმის მიმართ მგრძნობიარეა, ამიტომ მისი გამოყენება უკიდურესად ზუსტი სენსორების შესაქმნელად შეიძლება.

რაც შეეხება კვანტურ გამოთვლებს, აქ გადამწყვეტი მასალის მუდმივი მოძრაობის შესაძლო უნარია.

"კვაზიკრისტალებმა შესაძლოა კვანტური მეხსიერება დიდი ხნის განმავლობაში შეინახოს. ეს დაახლოებით ოპერატიული მეხსიერების (RAM) კვანტური ანალოგი იქნება. მსგავსი ტექნოლოგიის შექმნამდე ჯერ ძალიან ბევრი გვაკლია, მაგრამ დროის კვაზიკრისტალის შექმნა აუცილებელი პირველი ნაბიჯი იყო", — ამბობს ერთ-ერთი მეცნიერი.

კვლევა გამოცემაში Physical Review X გამოქვეყნდა.