Εδώ και μια δεκαετία περίπου, η έννοια των χρονοκρυστάλλων έχει γίνει από μια ενδιαφέρουσα υπόθεση σε μια πειραματική πραγματικότητα. Πρόκειται για ιδιόμορφες καταστάσεις που έχουν παρατηρηθεί σε μια ποικιλία συστημάτων συμπεριλαμβανομένων και των παιδικών παιχνιδιών. Τώρα, οι επιστήμονες κατάφεραν να κατασκευάσουν μια πολύ ιδιόμορφη κατάσταση ύλης, τα άτομα Rydberg, από τα οποία σχηματίστηκε χρονοκρύσταλλος.
Να ξεκινήσουμε από τα βασικά. Τι είναι ένας χρονοκρύσταλλος; Οι συνηθισμένοι κρύσταλλοι παρουσιάζουν μια κανονικότητα στο χώρο. Κάθε κομμάτι τους επαναλαμβάνεται σε όλο το χώρο ρου κρυστάλλου. Θα μπορούσε να υπάρχει κάτι που επαναλαμβάνεται τακτικά στον χρόνο; Αυτό ήταν το ερώτημα που έθεσε ο βραβευμένος με Νόμπελ φυσικός Φρανκ Βίλτσεκ το 2012. Εδώ υπάρχει ένας περιορισμός. Αυτή η περιοδική, ρυθμική συμπεριφορά δε μπορεί να επηρεαστεί από έξω και θα πρέπει να είναι αυθόρμητη.
Μια ακόμα προσθήκη στον κόσμο της ακραίας φυσικής είναι τα άτομα Rydberg. Παγώνοντας άτομα σχεδόν στο απόλυτο 0 (0 βαθμοί Kelvin ή -273,15 βαθμοί Κέλσιου) και στη συνέχεια χτυπώντας τα με laser, είναι δυνατό να ωθήσουμε το εξωτερικό τους ηλεκτρόνιο, πολύ πιο έξω, δημιουργώντας ένα άτομο πολύ μεγαλύτερο από το αρχικό μέγεθος, αφού το πιο απομακρυσμένο ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα σε μεγαλύτερη απόσταση. Σε αυτό το συγκεκριμένο πείραμα, η ομάδα χρησιμοποίησε άτομα ρουβιδίου και ένα μόνο λέιζερ για να μετακινήσει δύο ηλεκτρόνια.
Πίστωση εικόνας: TU Wien
«Εάν τα άτομα στο γυάλινο δοχείο μας παρασκευαστούν σε τέτοιες καταστάσεις Rydberg και η διάμετρός τους γίνει τεράστια, τότε οι δυνάμεις μεταξύ αυτών των ατόμων γίνονται επίσης πολύ μεγάλες», είπε σε μια δήλωση ο συν-συγγραφέας Thomas Pohl, από το TU Wien στην Αυστρία.
«Και αυτό με τη σειρά του αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν με το λέιζερ. Αν επιλέξετε φως λέιζερ με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να διεγείρει δύο διαφορετικές καταστάσεις Rydberg σε κάθε άτομο ταυτόχρονα, τότε δημιουργείται ένας βρόχος ανάδρασης που προκαλεί αυθόρμητες ταλαντώσεις μεταξύ των δύο ατομικών καταστάσεων. Αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί επίσης σε ταλαντευόμενη απορρόφηση φωτός».
Το γεγονός ότι θα αναδυόταν ένας ρυθμός, πόσο μάλλον το να δημιουργηθεί χρονοκρύσταλλος, δεν ήταν καθόλου προφανές στη διαδικασία.
Επιστήμονες αναδημιούργησαν το πρώτο μόριο του σύμπαντος
«Αυτό είναι στην πραγματικότητα ένα στατικό πείραμα στο οποίο δεν επιβάλλεται κανένας συγκεκριμένος ρυθμός στο σύστημα», συνέχισε ο Πολ. «Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ φωτός και ατόμων είναι πάντα οι ίδιες, η δέσμη λέιζερ έχει σταθερή ένταση. Αλλά παραδόξως, αποδείχθηκε ότι η ένταση που φτάνει στο άλλο άκρο του γυάλινου κελιού αρχίζει να ταλαντώνεται σε πολύ κανονικά μοτίβα».
Τα τεράστια πλέον άτομα μετατρέπονται φυσικά σε χρονοκρύσταλλο, μια ανακάλυψη που δεν είναι μόνο ενδιαφέρουσα μόνο για τη μελέτη ατόμων Rydbeg, αλλά αποτελεί επίσης έναν πλήρως νέο τρόπο μελέτης των συνεχών χρονοκρυστάλλων.
«Δημιουργήσαμε ένα νέο σύστημα εδώ που παρέχει μια ισχυρή πλατφόρμα για την εμβάθυνση της κατανόησής μας για το φαινόμενο των χρονοκρυστάλλων με τρόπο που πλησιάζει πολύ την αρχική ιδέα του Frank Wilczek», εξήγησε ο Pohl. «Ακριβείς, αυτοσυντηρούμενες ταλαντώσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για αισθητήρες, για παράδειγμα. Γιγαντιαία άτομα με καταστάσεις Rydberg έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τέτοιες τεχνικές σε άλλα πλαίσια».
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Physics.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
