تا حالا شده درباره کریستالی که توی زمان شکل می‌گیره چیزی شنیده باشی؟ نه اون کریستال‌هایی که همیشه می‌دیدیم، مثل الماس یا شیشه! این دفعه دانشمندای دانشگاه کلرادو یه شاهکار عجیب ساختن که اسمش رو گذاشتن «کریستال زمانی»، و جالبیش اینه که واقعاً میشه با چشم دیدش!
خب بذار اول یه توضیح ساده بدم: کریستال زمانی، یعنی ساختاری که نه فقط توی مکان (مثلاً مثل شبکه منظم اتم‌ها توی الماس)، بلکه توی زمان هم یه نظم خاص داره و مدام حالتش عوض میشه. یعنی مولکول‌هاش هی قشنگ و منظم حرکت و جابجا میشن و هیچ وقت نمیان توقف کنن! یه جور رقص همیشگی مولکول‌ها توی زمان.
ایده اصلی کریستال زمانی رو اولین بار فرانک ویلسک (برنده نوبل فیزیک) تو سال ۲۰۱۲ پیشنهاد داد. اون موقع حتی فکر می‌کردن این ایده اصلاً غیرممکنه و خلاف قوانین بنیادی ترمودینامیکه (ترمودینامیک یعنی علومی که بررسی میکنه گرما و انرژی چطور پخش میشن و از بین نمیرن!). ولی دانشمندها هی پیش رفتن تا اینکه تو سال ۲۰۱۶ تونستن اولین نشونه‌هاش رو با آزمایش نشون بدن، و حتی تو سال ۲۰۲۱ هم با کامپیوتر کوانتومی گوگل یه مدل ازش درست کردن. اما مشکل اینجا بود که این کریستال‌های زمانی قبلی فقط با ابزار خیلی پیشرفته دیده می‌شدن و نه با چشم معمولی ما.
حالا این گروه دانشگاه کلرادو کاری کردن که واقعاً بتونی جلوی چشمت ببینی‌ش! رهبر تیم، هانگ‌چینگ ژائو، میگه این کریستال‌های زمانی حتی گاهی با یک میکروسکوپ ساده یا حتی گاهی با چشم قابل مشاهده‌ست.
داستان کارشون اینجوری بود: اومدن از کریستال مایع استفاده کردن – همون موادی که توی صفحه‌نمایش گوشی و تلویزیون داریم! این کریستال‌های مایع مولکول‌هایی میله‌ای دارن که بعضی وقتا مثل جامد رفتار میکنن و بعضی وقتا شبیه مایع. همین خاصیتشون باعث میشه برای تجربیات عجیب خیلی مناسب باشن.
توی آزمایش، اول کریستال مایع را بین دو تا شیشه ریختن (که روش یه لایه رنگ مخصوص هم داشت). وقتی نور خاصی به این نمونه‌ها تابوندن، مولکول‌های کریستال مایع شروع کردن به تغییر جای منظم؛ یعنی قشنگ مثل راه راه‌های ببر اما با رنگ‌های عجیب و ن neon وار، شروع کردن به حرکت و شکل گرفتن. توی میکروسکوپ دیدی این‌ها چطور مثل یه موج رنگی شبیه حیوانات توهم‌زا جا به جا میشن! چیزی که مهمه اینه که این الگوها نه فقط شکل‌گیری تکراری دارن، بلکه تو زمانی هم تکرار میشن – دقیقاً یعنی «کریستال زمانی».
پروفسور ایوان اسمالیوخ که هم توی این پروژه بوده میگه: «همه‌چی از هیچ شروع میشه – فقط یه نور بنداز و یهو این جهان عجیب از درون پیداش میشه!» اون توضیح میده که وقتی مولکول‌ها رو کمی فشار میدن، کنار هم جمع و به شکل گره (kink) درمیاد. این گره‌ها طوری رفتار میکنن که انگار واقعاً ذرات مستقل هستن و با هم واکنش نشون میدن.
یکی از چیزای باحال این کریستال زمانی اینه که وقتی شرایط مهیا باشه، حتی اگه دماش رو کم و زیاد کنی هم باز شکلش رو حفظ میکنه و همینطور با اون نظم خاص حرکت میکنه. یعنی خیلی پایداره و راحت خراب نمیشه.
حالا بریم سر کاربردهاش! این فاز جدید کریستال زمانی می‌تونه توی مبارزه با جعل پول یا اشیا فوق‌العاده مفید باشه. مثلاً میشه یه نشانه امنیتی (مثل واترمارک زمانی) توی پول چاپ کرد که با یه نور ساده به شکل عجیبی شروع میکنه به حرکت کردن؛ چیزی که جعلش تقریباً غیرممکنه! یا حتی میشه بارکد دوبعدی (QR Code) و نشانه‌های نوری مدرن (optical devices یعنی دستگاه‌هایی که با نور کار میکنن) با ایمنی خیلی بالاتر ساخت.
جالبه که فیزیکدان‌ها میگن با جمع کردن چندتا از این کریستال‌های زمانی کنار هم، میشه الگوهای خیلی پیچیده تولید کرد و حتی کلی دیتا رو با این روش ذخیره کرد – یعنی یه سبک جدید از ذخیره اطلاعات دیجیتال!
البته الان این فقط یکی از کاربردهاست و احتمال داره چند سال دیگه چیزهای عجیب دیگه‌ای رو باهاش ببینیم. خلاصه الان هم بخوای هم اطلاعات و هم شوک بصری، کریستال زمانی رو امتحان کن! این تحقیق تو ژورنال معروف Nature Materials چاپ شده و احتمالاً در آینده بیشتر ازش خواهیم شنید.
منبع: +
