Fizikçiler uzay-zaman kristalini ilk kez erirken gözlemledi

Çin'deki araştırmacılar, laboratuvar ortamında oluşturdukları bir uzay-zaman kristalinin nasıl dağıldığını ilk kez gözlemledi. Çalışma, uzay ve zamandaki düzenin birbirinden bağımsız şekilde bozulabileceğini göstererek madde fiziğine ilişkin önemli bulgular ortaya koydu.

Araştırma, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayımlandı.

Uzay-zaman kristali nedir?

Klasik kristallerde atomlar uzay içinde düzenli ve tekrar eden bir yapı oluşturur. Uzay-zaman kristallerinde ise bu düzen yalnızca uzayda değil, zamanda da kendini tekrar eder. Sistemdeki parçacıklar belirli bir ritimle salınarak zaman içinde de düzenli bir yapı meydana getirir.

Bu sıra dışı madde hali son yıllarda fizikçilerin yoğun olarak araştırdığı konular arasında yer alıyor.

Plastik disklerle laboratuvar deneyi

Shanghai Jiao Tong Üniversitesi'nden araştırmacılar, deneyde saniyede 100 kez titreşen bir plaka üzerine yerleştirilen yüzlerce küçük plastik disk kullandı.

Belirli bir yoğunluğa ulaşıldığında diskler kendiliğinden üçgen biçiminde düzenlenirken, tüm yapı yaklaşık beş saatte bir tam tur atan tek bir kristal gibi hareket etmeye başladı. Bu düzen, dışarıdan gelen titreşimlere rağmen saatler boyunca korunabildi.

Erime üç aşamada gerçekleşti

Araştırmacılar daha sonra sistemdeki disklerin bir kısmını çıkararak kristalin kararlılığını azalttı.

Gözlemler, kristalin beklenildiği gibi yavaş yavaş dağılmadığını, üç farklı aşamada çözüldüğünü ortaya koydu:

İlk aşamada zaman içindeki senkronizasyon belirli bölgelerde bozulmaya başladı.

İkinci aşamada zamansal düzen tamamen kaybolurken mekânsal kristal yapı büyük ölçüde korundu.

Son aşamada ise kristalin uzaysal düzeni de çöktü ve sistem düzensiz bir akışkan benzeri yapıya dönüştü.

Uzay ve zaman farklı kurallarla düzenleniyor

Araştırmacılara göre zamansal düzenin kaybı parçacıklar arasındaki etkileşimlerin zayıflamasından kaynaklanırken, uzaysal yapının bozulması kristalde oluşan kusurların yayılmasıyla gerçekleşiyor.

Bu sonuç, uzay ve zamandaki düzenin aynı fiziksel mekanizmalarla değil, birbirinden farklı süreçlerle kontrol edildiğine işaret ediyor.

Yeni araştırmaların önünü açabilir

Bilim insanları, elde edilen bulguların tüm uzay-zaman kristalleri için geçerli olduğunun söylenemeyeceğini vurguluyor. Ancak çalışma, uzay ve zamandaki düzenin birbirinden bağımsız biçimde değişebileceğini göstererek denge dışı madde halleri ve faz geçişlerinin anlaşılması açısından yeni bir araştırma alanı açıyor.