علماء يبتكرون أول بلورات زمنية كمومية مزدوجة
تتمحور تجربة فكرية مشهورة في الفيزياء حول قابلية إيجاد محرك دائم الحركة، وهي آلة تستمر في العمل دون تزويدها بالطاقة.
ولتحقيق الفكرة شبه المستحيلة، وجه العلماء أنظارهم صوب عالم ميكانيك الكم، لأن الخواص الكمية تسمح بالحركة المستمرة، التي قد تكون مفيدة في التقنيات المستقبلية، وفقا لدراسة حديثة.
واكتشف الباحثون بلورات الزمن حديثا، وهي شكل من أشكال المادة، مثل البنى البلورية الموجودة في الصخور والمعادن، وتتميز ذرات بلورات الزمن بأنها مرتبة وفق نموذج تكراري منتظم.
ولا يتعلق عنصر الزمن فيها بالسفر عبر الزمن للأسف، ولكن ذرات بلورات الزمن تتحرك في حركة دائمة دون أي طاقة خارجية، ما يمثل كسرا لقواعد الفيزياء، وتكون الذرات في حركة دوران دائمة.
وأشار باحثون، في دراستهم المنشورة في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز" العلمية، إلى آلية تطويرهم لأول نظام مزدوج لبلورات الزمن، فهي لا تتصرف وفقا للنظرية فحسب، بل تمثل أيضا فرصا واعدة لتقنيات مستقبلية عديدة.
وقال مؤلف الدراسة الرئيس الدكتور سامولي أوتي من جامعة لانكاستر البريطانية: "الجميع يعلم أن المحركات دائمة الحركة مستحيلة، ولكن في ميكانيكا الكم تصبح حقيقة بشرط ألا نراقبها، ومن خلال هذه الثغرة، نستطيع صنع بلورات الزمن"؛ وفقا لمجلة كوزموس.
وصنع فريق عالمي من مؤسسات عدة حول العالم، من بريطانيا وفنلندا وروسيا، بلورات الزمن من خلال تبريد إحدى نظائر الهيليوم إلى 273 درجة مئوية تحت الصفر، وعندها يتحول الهيليوم إلى سائل معدوم الكثافة، ما يؤدي إلى ازدواج بلورتي الزمن في السائل مع بعضهما.
وكان المرشح لجائزة نوبل فرانك ويلتشيك قد وضع الفكرة النظرية لبلورات الزمن عام 2012، وعند صنعها لأول مرة حيرت العلماء، ولكنهم لم يجدوا تطبيقا مفيدا لها.
وقال أوتي: "تبين أن دمج بلورتين مع بعضهما يحقق نتائج مذهلة، مع أنها لا يجب أن تكون موجودة أصلا، ولكنها في الحقيقة قد توجد حتى في حرارة الغرفة".
ويمثل النظام ذو المستويين البنية الأساسية للحاسوب الكمومي، وبما أن الخصائص الديناميكية لبلورات الزمن المزدوجة يمكن وصفها على أنها نظام ذو مستويين، فإن صنعها يمثل تطورا مشوقا.
ويقترح العلماء أن بلورات الزمن قد تكون المفتاح نحو تطوير حواسيب كمومية تعمل في حرارة الغرفة.
