أ كريستال الوقت لقد كشف هذا الذي ينبض على إيقاع النظام والفوضى عن طريقة جديدة يمكن للمادة من خلالها الحفاظ على الوقت.

وقد أثبتت التجارب الجديدة كريستال روندو الوقت – بلورة زمنية تتكرر بمرور الوقت ولكن ليس بنفس الطريقة أبدًا. والنتيجة هي الفوضى على المدى القصير، ولكن على فترات زمنية أطول، يظهر النظام.

“في هذا العمل، نكشف عن وجود أنواع جديدة من النظام الزمني، الناشئة عن دوافع غير دورية ولكن منظمة” يكتب فريق من الفيزيائيين بقيادة ليو جون إيل مون من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، وبول شندلر من معهد ماكس بلانك لفيزياء الأنظمة المعقدة في ألمانيا.

“تجاربنا تظهر أن كسر دورية محرك الأقراص يمكن أن يؤدي إلى أشكال غريبة جديدة من النظام الزمني الجزئي.”

متعلق ب: يبدو أن هذه المرحلة الجديدة والغريبة من المادة تشغل بعدين زمنيين

بلورات الوقت, تنبأ لأول مرة بواسطة عالم الفيزياء النظرية الأمريكي فرانك ويلتشيك في عام 2012 قبل أن يكون تمت ملاحظته لأول مرة في عام 2016، جلب تعقيدًا إضافيًا إلى المصفوفة الذرية منقوشة التي تشكل المواد الصلبة العادية.

تتكون من مواد بلورية مثل الماس والكوارتز والملح المشابك الذرية ثلاثية الأبعاد، حيث يتكرر ترتيب ذراتها. أي قسم من الشبكة يتم وضعه فوق جزء آخر سوف يتطابق، ولكن فقط إذا تم تركيبه بشكل مثالي.

أ كريستال الوقت يصف الجسيمات التي تتحرك عبر تسلسلات لا يمليها توقيت أي دفعة خارجية، مما يؤدي إلى كسر التدفق المتوقع. تتأرجح الجسيمات ضمن حالات الطاقة الأدنى الخاصة بها بنمط توقيت يتكرر؛ ويمكن أيضًا فرض هذا النمط بشكل مثالي، مثل الترتيب المكاني للذرات في البلورة.

أ الوقت شبه البلورات هو الذي يتم فيه تنظيم تذبذبات الذرات، ولكن لا تتكرر، مثل أ بلاط بنروز – نمط في الفضاء البعدي لا يتكرر أبدًا، ومع ذلك فهو يتبع مجموعة من القواعد.

وفقًا لمون وزملائه، فإن البلورة الروندو الزمنية هي نسخة أخرى، تُظهر النظام والفوضى معًا، وتتكرر ولا تتكرر، مثل الشكل الموسيقي المعروف باسم روندو.

“النمط الذي يشتمل على موضوع متكرر (هنا ترتيب اصطرابي) يتناوب مع سمة تباين متباينة (هنا اضطراب زمني قصير الوقت) يُعرف في الموسيقى الكلاسيكية باسم روندو،” يكتب الباحثون.

“ربما يكون أحد الأمثلة الأكثر شهرة للروندو في الموسيقى هو Rondo alla Turca (المسيرة التركية) لموزارت؛ ومن ثم، فإننا نشير إلى هذا النوع من النظام الزمني باسم ترتيب الروندو.”

ابتكر الباحثون بلورة الوقت الخاصة بهم من خلال استغلال الفراغات أو الشواغر على المستوى الذري في الماس. هذه الوظائف الشاغرة هي مواقع شعرية فيها ذرة يجب الجلوس، ولكن لا شيء هناك. يُعرف هذا باسم أ مركز الشغور النيتروجين، مع وجود ذرة نيتروجين بجوار مساحة فارغة.

باستخدام الليزر لإثارة مراكز الشغور النيتروجينية، قام الباحثون بفرط استقطاب السبينات النووية للكربون 13 في الماس. قابلة للبرمجة مولد الموجي التعسفي ثم قاد السبينات عبر تسلسلات محددة التوقيت من النبضات تتراوح من الدورية إلى العشوائية.

راقب الفريق بعناية مئات مما يسمى بدورات القيادة، أو نبضات الليزر، ووجد أن بلورات الوقت تتأرجح أحيانًا لأكثر من 4 ثوانٍ قبل أن تتحلل.

ومع ذلك، في تلك الثواني القليلة، لاحظ الباحثون أنه على الرغم من وجود اضطراب داخل كل دورة قيادة، فإن الحالة العامة لبلورة الوقت تكرر نفسها في بداية كل دورة. عند فحصه مرة واحدة فقط في كل دورة قيادة، أظهر النظام نظامًا مثاليًا، كما هو الحال في التوقيت المثالي ضوء قوي قد يلتقط نمطًا متكررًا في سلسلة من الصور على عجلة دوارة.

ثم أخذ الباحثون تجربتهم إلى المستوى التالي. ولتوضيح إمكانية التحكم، قام الفريق بتشفير نص – “ملاحظة تجريبية لبلورة روندو زمنية. اضطراب زمني في الترتيب الزماني المكاني” – مباشرة في توقيت النبضات، باستخدام معيار ASCII.

ليس هناك أي فائدة عملية لهذا، على الأقل حتى الآن؛ لكنه يثير بعض الاحتمالات للمستقبل.

“تجاربنا” يكتب الباحثون، “فتح طريق جديد واعد للتحقيق في النظام الزمني، مما يدل على التعايش المستقر طويل الأمد للنظام الزمني طويل المدى واضطراب الحركة الدقيقة في فترات زمنية قصيرة.”

وقد تم نشر البحث في فيزياء الطبيعة.