#bilim #bilimseyir #akış #gündemdışı

Zaman Kristali - Maddenin 4 Boyutta Vücut Bulan yeni bir Hali.

- Marvel ya da DC Evreni çizgiroman/filmlerinden fırlamış gibi duran bir başlık. Başlığın aksine konu sıkıcı, onun için istediğiniz basamağı izleyerek "yazı" boyunca ilerleyiniz.

İster teorik bir fikrin deneysel olarak gerçekleştirildiği yeni bir adım olarak görün (1) ya da isterseniz diğer hiç bir maddede görmediğimiz özelliklerin ortaya çıkışı olarak bakın bu duruma (2).

--> (2) genellikle maddenin 4 temel hali olduğunu öğreniriz: katı-sıvı-gaz-plazma. Fazla kafayı karıştırmamak adına sanırım diğer klasik olmayan, düşük sıcaklık, yüksek sıcaklık, yüksek enerji halleri olduğunu bilmeyiz, öğretilmeyiz. Ama teorize edilenler dışında, daha 20'ün üstünde madde hali bulunmakta olduğu söylenebilir. ("günlük hayatta önemi yok la, karşılaşmıyoruz ki la" diyenler için örnek olarak "cam" örneği verilebilir, fizikteki tanımı ile kristal olmayan, sıvı haline doğru ısıtıldığında cam geçişi gösteren, termodinamiksel olarak kendi kristal parçalarına uyan yarı kararlı halde bulunan amorf bir katı. sıkılanlar (1)'e geçsin hemen lütfen.. Kalanlarla devam edelim.

Nedir "zaman kristali"ni özel yapan? Kısaca diyebiliriz ki madde dinlenme halindeyken hareketsiz olup, kinetik enerji ile karşılaşana kadar bu enerji halini korur. Sadece örnek amaçlı olarak Futbol topunu düşünürsek, top sabit dururken potansiyel enerji ile doludur ama hareketsiz beklemektedir; tekmeyi yediğinde bu enerji kinetik enerjiye dönüşür, hareket eder. İşte bu "zaman kristalleri" kendi hareketsiz hallerinde-sabit hallerinde hareket eden maddeler olduğunu söyleyebiliriz. Yani tekmeyi yemediği halde, sürekli hareket eden bir futbol topu. Kısacası, ilk dengesiz madde hali. Canlanmadı mı hala kafada?

Bildiğimiz kristallerin atomları sürekli birbirini takip eden 3 boyutlu model/düzenlerle örülüdür, yani kafeslenmiştir. Bu düzenler uzayda (ortam olarak uzay yani, hemen güneşe aya gitmesin akıl dur) birbirini tekrarlarken, zaman kristalleri düzenlerini hem uzayda hem de zamanda tekrarlamaktadırlar. Yani kısacası 4 boyutlu kristallerdir. Yapısal hareket eden, iç yapısal formunu zaman içinde değiştiren kristaller. (Hayır slime değil.-(3)'de belki daha iyi gözünüzde canlanır.)

(-Saçmalama 4 boyut ne, 4 boyutlu kristal mi olurmuşçular için, bizlerin, insan-birey, 4 boyutlu bir yaşamımız olduğunu hatırlatmak isterim. Yani uzayda her anınız (sadece ileriye doğru yönelen) bir zaman düzlemi üzerinde tanımlanır.)

--> (1) Aslında zaman kristallerinin konsepti ilk defa 2012 yılında, Nobel ödüllü F. Wilczek tarafından teorize edilmişti. O zaman, maddenin hareketsiz halinde hareket edeceğini öngören bir teorik fikir olarak ortaya sunulmuştu. Yani biraz daha açarsak, "zaman kristalleri"nin, kararsız halde dizayn edilerek, enerji uygulaması ihtiyacı olmadan hareket edebileceği, zamanın simetrisini kırıp atomların daimi hareket halinde olacağı fikridir diyebiliriz. (Zaman simetrisi kısmı, aynı paritede hareket etmemek, uyum göstermemek, beklenen takip eden eş hareketi yapmamak....., aslında hep de kırılıyor hatta termodinamiğim ikinci yasası en büyük nedeni de.. -kapalı/izole sistemden konuşuyoruz şimdi). Teorinin ortaya çıkması ayrı bir mevzu, bunun yapılması, test edilmesi, gösterilmesi ayrı bir çekişme oluyor bilimde her zaman. Ağustos 2016'da Yao ve çalışma arkadaşları (Phys. Rev. Lett. 118, 030401 (2017)) bu teoriyi hayata geçirecek "teorik fiziği ile uygulaması arasında bir köprü kuracak olan" çalışma taslağını ortaya koyması ile, bağımsız iki araştırma grubu (Zhang: arXiv:1609.08684. ve Choi: arXiv:1610.08057.) akabinde temel taslağa bağlı kalıp farklı yollar kullanarak deneyi gerçekleştirdiklerini ve sonuca ulaştıklarını açıklamış durumdalar. Merak edenleri (3)'e alalım merak etmeyenler (4)'e yürüsünler. (3) iyice sıkıcak biliyorum.

(3) İlk çalışma ekibi (Maryland Universitesi'nden) 10 sıra dizili ytterbium'dan oluşan kristal ile yola koyulmuşlar. Bu kristalin içindeki iyonların elektronları dolanık durumda olup, sabit hali bozmak için 2 farklı laser kullanılmış. Deneyde, ilk laser ile iyonları uyarıp dönmelerine(çevrilmelerine) ve diğer iyonlarla etkileşmeleri ve diğer iyonları da uyarılıp ikinci laserin oluşturduğu manyetik bir alan içinde tüm hareketin gerçekleşmesi sağlanmış. Bütün iyonlar titreşmek ya da dönme haline gelene kadar devam ettirilmiş. Deney ilk bakışta, normal kristaller-maddeler için gayet normal bir akış/hareket olarak kabul edilecek bu durum olmakla beraber, iyonların laser ile dürtüldüğünde normal kristallere göre daha fazla enerji ile hareket ettiği gözlemlenmesi, maddenin yeni halinin keşfi için kabul edilebilir bir sonuç oluşturmuş. Kafanızda daha iyi canlanması için durumu Jöle'ye benzetebiliriz. Jöle'yi bir kere harekete geçirince durmaksızın hareket etmesi (ve her dürtmenizde daha hızlı hareket etmesi gibi). Diğer çalışma ekibi (Harvard Üniversitesi) ise elmaslardaki nitrojen boşluk bölgelerini, elmaslardaki noktasal hata bölgesi diyebiliriz, kullanmışlar. Laser yerine mikrodalgalar ile elmasdaki iyonları dönme ve titreşim hareketi yapar hale getirmişler ve gözlemlenen sonuç aynı olmuş. Farklı yollar ama aynı sonuca ulaşılması sonucu doğrulamış durumda.

(4) "Maddenin yeni formu ne işe yarayacak, ne gereği var, Galatasaray şampiyon mu olacak yani?" kısmına geçebiliriz. Bunu soranın "maddenin "cam" hali için de ne gereği var gerçek hayatta yok ki la" demişti (2)'de, hatırlatırım. Öncelikle maddenin yeni bir halinin keşfedilmesi ve bilinen temel fiziğe "nispeten" karşı gelmesi (denge halinde olmayan maddenin keşfi, zaman simetrisinin kırılması), fizik kuralları ile ve madde ile nasıl oynayabileceğimizi gösteriyor ve atom, atom altı, madde, dünya, evreni anlama/anlamlandırma ufkumuzu genişletiyor. Uzak ara geri kaldığımız quantum bilgisayarın gelişiminde ayrı bir çığır açabilecek konu.

(5) Sana ne faydası var?
- biraz bu noktada uçacağım, yani mevzu oraya kadar varır mı öngöremiyorum ama olasılığı yok denilemez. Ve büyük bir sorunun çözümü olur: şu an için enerji kaynağının yetersiz olduğu mars ötesi yolculuklarda, tepki>etki şeklinde yüksek verimli yakıt elde etmek. Hatta dolanık atom setleri kullanılırsa, bu enerji aktarımının alakasız ortamandan/madenden (misal dünya üzerinden) yapılabilmesi gibi..
Bu muydu yani dediğinizi duyuyorum.. 🙂 kendi güneş sistemimizi er ya da geç terk etmek zorundayız ve enerji mevzusu en önemli engellerimizden biri..
- boyutlar arası kapı keşfi gibi hayal ötesi yaklaşımlar da olabilir ama henüz boyutlar arası iletişime / öteyi göremeye hazır değiliz. Bunu YZ’lere (AI’lere) bırakalım izninizle.

---
Dün 'zaman' kavramı hakkında yaptığım paylaşım üzerine daha eskiden yazdığım bir makaleyi de yeri gelmişken paylaşabilirim diye düşündüm.
daha önce kapanan blog'umda okuyan olmuştur belki..
---

Onur Kenan U. - Şubat 2017.

http://www.sciencealert.com/scientists-have-just-announced-…
https://www.technologyreview.com/…/physicists-create-world…/
http://physics.aps.org/articles/v10/5
http://physics.aps.org/articles/v10/5#c7

BeğenFavori PaylaşYorum yap