הסרטון הראשון פורץ הדרך של גביש מרחב-זמן

שיתוף הפעולה גרמני-פולני ערך בהצלחה את לכידת הווידאו הראשונה של גביש מרחב-זמן (space-time crystal). מבנה החומר החוזר היה בגודל מיקרומטר ובטמפרטורת החדר, מה שמסמן צעד משמעותי קדימה במציאת יישומים לאובייקטים מסקרנים אלה.

שרטוט (a) של הsdhnv עם רצועת Py מגנוני (צהוב) ומוליך גל מישורי (אפור). (b) צילום מצב מסרט (c) מפת פאזה ומשרעת. קוד הצבע מציג את מידע המשרעת והפאזה.

גביש, או קריסטל, הוא בהגדרה חומר שמרכיביו מסודרים בסריג, מבנה מיקרוסקופי מסודר מאד. גביש זמן זהה אבל הסדר לא נראה במרחב אלא בזמן. המבנה משתנה ומתנודד וחוזר לתצורה ספציפית מעת לעת. חברו את השניים יחד ויש לכם גביש מרחב-זמן. הגביש במחקר זה נוצר באמצעות רצועה של פרמלוי (Permalloy - סגסוגת ברזל ניקל) שהונחה על אנטנה זעירה שדרכה שלחו זרם בתדר רדיו. תהליך זה יצר מצבי עירור (excitation) ספציפיים באלקטרונים של חומר זה. אלה מתנהגים כמו חלקיק (למרות שהם לא) ולכן הם מכונים קוואזי-חלקיק מגנון (magnon). ניתן לראות את המגנונים בחומר זה נכנסים ויוצאים מהסידור שלהם באופן קבוע במרחב ובזמן: גביש מרחב-זמן מובהק.

"הצלחנו להראות שגבישי מרחב-זמן כאלה הם הרבה יותר יציבים ונפוצים ממה שחשבנו תחילה", אמר בהצהרה המחבר הראשי פאבל גרושצקי (Pawel Gruszecki), מדען בפקולטה לפיזיקה של אוניברסיטת אדם מיצקיביץ' בפוזנן. "הגביש שלנו מתעבה בטמפרטורת החדר וחלקיקים יכולים לקיים איתו אינטראקציה - שלא כמו במערכת מבודדת. יתרה מכך, הוא הגיע לגודל שניתן להשתמש בו כדי לעשות משהו עם גביש המרחב-זמן המגנוני הזה. זה עשוי להביא ליישומים פוטנציאליים רבים".

מה שמרגש הוא שגביש המרחב-זמן שלהם מסוגל לקיים אינטראקציה עם מגנונים אחרים שהוכנסו למערכת על ידי החוקרים. לאחרונה גרמו לשני גבישי זמן לקיים אינטראקציה, אך זו הפעם הראשונה שבוחנים את האינטראקציה של קוואזי-חלקיקים עם גביש מרחב-זמן.

"לקחנו את התבנית החוזרת באופן קבוע של מגנונים במרחב ובזמן, שלחנו יותר מגנונים פנימה, ובסופו של דבר הם התפזרו. כך, הצלחנו להראות שגביש הזמן יכול לקיים אינטראקציה עם קוואזי-חלקיקים אחרים. אף אחד עדיין לא הצליח להראות זאת ישירות בניסוי, שלא לדבר על סרטון", הסביר המחבר המוביל השני ניק טרגר (Nick Träger), דוקטורנט במכון מקס פלנק למערכות חכמות.

גבישים שימושיים במגוון רחב של טכנולוגיות ולכן יש עניין רב בכיצד ניתן להשתמש במבני גבישי זמן לטכנולוגיות תקשורת או הדמיה.

מקורות:

• קטעים מהמחקר - Real-Space Observation of Magnon Interaction with Driven Space-Time Crystals מאת Physical Review journals שנכתב ע"י: Dr. Alfredo Carpineti.

• קטעים מהמחקר - Experience The Groundbreaking First Video Of A Space-Time Crystal מאת IFLScience שנכתב ע"י: Dr. Alfredo Carpineti.