Fizikçiler ilk kez esrarengiz bir madde durumunu videoya aldılar. Araştırma ekibi, bir tarama iletimli X-ışını mikroskobuyla, oda sıcaklığında magnonlardan yapılan bir zaman kristalinin titreşimlerini kaydetti. Bunun, zaman kristalleri çalışmalarında önemli bir ilerleme olduğunu söylediler. Polonya’daki Adam Mickiewicz Üniversitesi’nden fizikçi Pawel Gruszecki, “Bu tür uzay-zaman kristallerinin ilk düşünüldüğünden çok daha sağlam ve yaygın olduğunu göstermeyi başardık” dedi.

Kristalimiz oda sıcaklığında yoğunlaşıyor

“Kristalimiz oda sıcaklığında yoğunlaşıyor. Ve parçacıklar, izole bir sistemde yapamadıklarını yaparak kristalle etkileşime girebiliyor. Dahası, magnonik uzay-zaman kristali ile bir şeyler yapmak için kullanılacak bir boyuta ulaştı. Bunun sayesinde kristal, potansiyel uygulamalarda kullanılabilir.” Bazen uzay-zaman kristalleri olarak da adlandırılan ve sadece birkaç yıl önce var olduğu doğrulanan zaman kristalleri, adından da anlaşılacağı kadar büyüleyici. Bir şey dışında normal kristallere çok benziyorlar. Normal kristallerde, kurucu atomlar sabit, üç boyutlu bir ızgara yapısında düzenlenir.

Bir elmas veya kuvars kristalinin atomik kafesini düşünün. Bu tekrar eden kafesler konfigürasyon olarak farklılık gösterir. Ancak belirli bir oluşum içinde çok fazla hareket etmezler: sadece mekansal olarak tekrar ederler.Zaman kristallerinde atomlar biraz farklı davranır. Önce bir yönde, sonra diğer yönde dönerek salınırlar. ‘Tıklama’ olarak adlandırılan bu salınımlar, düzenli ve belirli bir frekansa kilitlenir. Böylece, normal kristallerin yapısının uzayda tekrar ettiği yerde, zaman kristallerinde, uzayda ve zamanda tekrar eder.

Magnonlar gerçek parçacıklar değildir

Zaman kristallerini incelemek için bilim adamları genellikle magnon kuasipartiküllerinin aşırı soğuk Bose-Einstein yoğunlaşmalarını kullanırlar. Magnonlar gerçek parçacıklar değildir. Ancak elektronların dönüşünün toplu uyarılmasından oluşur – bir spin kafesi boyunca yayılan bir dalga gibi. Gruszecki ve meslektaşı fizik doktora öğrencisi Nick Träger liderliğindeki araştırma ekibi farklı bir şey yaptı.

Radyofrekans akımı gönderebilecekleri bir antene manyetik bir permalloy şeridi yerleştirdiler. Manyetik dalgalar her iki ucundan da üzerine gelecek şekilde yerleşti. Ve akım, şerit üzerinde salınımlı bir manyetik alan oluşturdu. Bu dalgalar şeritteki magnonları uyardı. Ve bu hareketli magnonlar daha sonra tekrar eden bir modelde yoğunlaştı. Träger, “Düzenli olarak tekrar eden magnon modelini uzay ve zamanda aldık. Daha fazla magnon gönderdik ve sonunda dağıldılar,” dedi. “Böylece, zaman kristalinin diğer kuasipartiküller ile etkileşime girebileceğini göstermeyi başardık. Henüz kimse bunu bir videoda, bir deneyde doğrudan gösteremedi.”

https://www.youtube.com/watch?v=kUY3TglEUCU&feature=youtu.be

Yukarıdaki video linki, şerit boyunca yayılan manyetik dalgayı gösteriyor. Ve Almanya’da Helmholtz Zentrum Berlin’deki BESSY II senkrotron radyasyon tesisinde MAXYMUS X-ışını mikroskobu kullanılarak saniyede 40 milyar kareye kadar filme alınmış.

Zaman kristalleri uzun zaman periyotları boyunca kararlı ve tutarlı olmalı. Çünkü onlar mümkün olan en düşük enerji durumunda salınıyorlar. Ekibin araştırması, sürülen magnonik zaman kristallerinin kolayca manipüle edilebildiğini ve zaman kristallerini yeniden yapılandırmanın yeni bir yolunu açtığını gösteriyor. Bu, bir dizi pratik uygulama için maddenin durumunu açar.

Joachim Gräfe, “Klasik kristaller çok geniş bir uygulama alanına sahiptir. Şimdi, kristaller yalnızca uzayda değil aynı zamanda zamanda etkileşime girebiliyorsa, olası uygulamaların başka bir boyutunu çalışmalarımıza ekliyoruz. Bu kristallerin iletişim, radar veya görüntüleme teknolojilerinde kullanılma potansiyelleri çok büyük.” Diyor.