کریستال زمان(قسمت دوم):
کریستال کوانتومی با بازگشت زمانی، میتواند یک سنسور جدید برای ماده ی تاریک باشد.
ماده ی تاریک، بخش بزرگی از کیهان ماست که به دلیل عدم توان دانشمندان در مشاهده ی آن، با عنوانتاریکخوانده می شود. ولی حقیقت اینکه تاریک نیست بلکه در حوزه ی قدرت شناخت ودرک ما قرار ندارد و بعید نیست با توسعه ی قدرت ادراکی و حسی انسان، بتوان این بخش ناشناخته از وجود را شناخت. قدرت ادراکی که امروز در اختیار داریم محصول تکامل چند میلیون ساله ی ابزار هوشمندی و مغز در جهان مادی در محدوده ی نیاز ما است و دور نیست در صورتی که نیازها افزایش یابد و کنجکاوی انسان، او را علاقه مند به نگاه بر ابعاد دیگر کیهان کند و بتواند وسایل شناختی دقیق تری ایجاد کند، با تصاویر دیگر یا جلوه های دیگری از حقیقت مواجه شود.(توصیه میشود به سلسله مباحث حس و ادراک در همین کانال مراجعه شود.)
فیزیک دان ها از موسسه بین المللی استانداردها و تکنولوژی NIST، حرکت مکانیکی و خصوصیات الکترونیک یک کریستال آبی ریز را به هم مربوط یا در هم تنیده کردند که در اندازه گیری‌های میدان الکتریکی، به آن لبه یا کناره ی کوانتومی میدهد.
این با حساسیت در ثبت است و شاید درک ما را از جهان افزایش دهد.
(در هم تنیده کردن تمایزها و تفاوت ها، نگاه را در موقعیتی قرار میدهد که انتقال یا تحول به معنی جابجا شدن روی دو نقطه ی متفاوت، با سرعت آنی رخ میدهد. در چنین محیط پیوسته و در هم تنیده ای، مفهوم زمان(مفهوم گذشته، حال و آینده) رنگ می بازد و این، به خاطر سرعت انتقال نزدیک به بی نهایت به دلیل نزدیک بودن تمایزات و فاصله ها با هم است.)
سنسور کوانتومی از 150یون بریلیوم(یعنی اتم های با شارژ الکتریکی)تشکیل شده است که در یک میدان مغناطیسی، محدود میشود تا خود را به شکل یک کریستال دو بعدی صاف با قطر دویست میلیونیم متر، بازسازی کند.
سنسورهای کوانتومی تا این حد ریز، پتانسیلی برای دریافت پیام ها از ماده ی تاریک دارد. ماده ی تاریک یک ماده ی اسرار آمیزمیباشد و ممکن است در میان دیگر تئوری های اجزای زیر اتمی باشد و با ماده ی معمولی واکنش نشان میدهد. این، از طریق میدان ضعیف الکترومغناطیسی است. وجود ماده ی تاریک می تواند باعث شود کریستال در مسیرهای فلش، تکان بخورد و این، با تغییرات تجمعی بین یون های کریستال در یکی از خصوصیات الکترونیک آن به نام اسپین یا چرخش دیده شده است.( کریستال چیست؟ بلور متشکل از ماده ای است که از یک ترتیب منظم از اتم ها، مولکول ها یا یون ها تشکیل می شود. شبکه ای که تشکیل می شود به صورت سه بعدی گسترش می یابد. از آنجا که واحدهای مکرر وجود دارد، کریستال ها دارای ساختار قابل تشخیص هستند. بلورهای بزرگ مناطق مسطح و زوایای کاملاً مشخص را نمایش می دهند.
بلورهایی که صورت های صاف و واضحی دارند بلورهای euhedral نامیده می شوند و مواردی که فاقد صورت مشخص هستند، بلورهای anhedral نامیده می شوند. بلورهای متشکل از آرایه های مرتب شده از اتم ها که همیشه دوره ای نیستند، شبه کریستال نامیده می شوند.کلمه کریستال از کلمه یونان باستان گرفته شده است کروستالوس، که هم به معنی بلور سنگ و هم یخ است. به مطالعه علمی بلورها کریستالوگرافی گفته می شود.)
همانطورکه در 6 آگوست2021 توضیح داده شده است پژوهشگران می توانند تحریک لرزشی کریستال - یعنی یک صفحه ی صاف که مانند سطح طبل بالا و پایین میرود- را با مانیتور کردن تغییرات در چرخش های تجمعی، اندازه گیری کنند.
اندازه گیری چرخش، میزان تحریک لرزشی را- که به عنوان جابجایی تصور میشود- نشان میدهد. این گیرنده و سنسور می تواند میدان های الکتریکی خارجی را- که فرکانس لرزشی مشابهی به عنوان کریستال دارد- با حساسیتی بیش از ده برابر سنسورهای اتمی قبلی مشخص کند.(از نظر تکنیکی سنسور می تواند 240 نانوولت را در متر در هر ثانیه اندازه گیری کند).(بالا بردن قدرت گیرنده ی حسی یا سنسور، میتواند ابعاد ناشناخته ای از کیهان را به ما نشان دهد. قدرت درک بینایی و شنوایی و دیگر حس های انسان در محدوده ی خیلی تنگی قرار دارد. امروزه با استفاده از سنسورهای قویتر انسان میتواند به دورترین کهکشانها و یا ریزترین مولکول ها و اتم ها بنگرد.
به همین ترتیب بالا بردن قدرت گیرنده ی حسی ممکن است ابعادی از کیهان را که برای ما نشناخته مانده است کشف کند. بنابراین تلاش کنونی برای دیدن بخشی از ماده ای که برای انسان قابل درک نیست(ماده ی تاریک) در ادامه ی همان تلاش های قبلی برای کشف بزرگترین یا ریزترین ابعاد کیهان است. پیش از این هم انسان با کشف تلسکوپ های پیشرفته و یا میکروسکوپ های الکترونی تا عمق کیهان و عمق مولکولها را بررسی کرده بود.)
در تجربیات، پژوهشگران میدان الکتریکی ضعیفی را به کار می برند تا سنسور کریستالی را تحریک و تست کنند.
پژوهش ماده ی تاریک، شبیه چنین پیامی است.
جان بولینگر نویسنده و مولف NIST می گوید: کریستال های یونی میتواند انواع مختلفی از ماده ی تاریک را مانند آکسیون ها و فتون های مخفی، شناسایی کند و اینها با ماده ی طبیعی از طریق میدان الکتریکی ضعیفی، ارتباط و واکنش دارند.(کریستال یونی از یونهایی تشکیل شده است که با جاذبه ی الکترواستاتیک به هم مربوط هستند. سازمان دهی یون ها در ساختار مهندسی مرتب، یک شبکه ی کریستالی خوانده میشود. نمونه های چنین کریستال هایی شامل فلوراید پتاسیم، کلراید پتاسیم، فلوراید سدیم و ... است. این مواد جامد نسبتا سخت هستند و نقطه ی ذوب بالایی دارند و این، نشانه ی قدرت های زیاد بین یون های با بار مثبت است. ترتیب دقیق یون ها در شبکه بر اساس اندازه ی یون ها در کریستال، تغییر میکند.)
ماده ی تاریک یک پیام زمینه ای را با فرکانس نوسانی، شکل میدهد که وابسته به ذرات توده ی ماده ی تاریک است. پژوهش های تجربی با مدارهای ابررسانا برای بیش از یک دهه در بررسی این نوع از ماده ی تاریک، در جریان بوده است. حرکت یون های به دام افتاده طی محدوده ی متفاوتی از فرکانس ها، حساسیت را فراهم می کند.
گروه بولینگر طی بیش از یک دهه بر کریستال یونی کار کرده است.
آنچه جدید است استفاده از نوع خاصی از نور لیزری برای درهم تنیده کردن حرکت تجمعی و چرخش تعداد زیادی از یون ها است؛
چیز جدید دیگر را پژوهشگران، استراتژی برعکس کردن زمان برای شناسایی نتایج می نامند. تجربه در همراهی و هماهنگی با فرضیه پرداز NIST به نام آنا ماریا ریاست - که در موسسه ای در NIST و دانشگاه کلرادو بولدر کار میکند.
کار تئوریک برای درک محدودیت کارهای آزمایشگاهی، اساسی و مهم است و یک مدل جدید را برای درک آزمونی- که برای تعداد زیادی از یون های گرفتار شده معتبر است- پیشنهاد داده است و نشان داده که مزیت کوانتومی، از در هم تنیدن چرخش(spin) و حرکت می آید. ری توجه میدهد درهم تنیدگی، در کنسل کردن (noise)یا سر وصدای کوانتومی درون یون ها سودمند است با این همه اندازه گیری وضعیت کوانتومی در هم تنیده، بدون از دست رفتن داده هایی که بین چرخش و حرکت تقسیم شده است، دشوار میباشد.
برای جلوگیری از این مورد، جان میتواند دینامیک را برعکس کند و چرخش و حرکت را بعد از اینکه جابجایی صورت گرفته است از در هم تنیدگی خارج کند. این برعکس کردن، زمان جفت شدن چرخش و حرکت را از هم جدا میکند و اکنون چرخش تجمعی، خودش داده های جابجایی را دارد که در آن ذخیره شده است و وقتی ما چرخش ها را اندازه گیری کنیم می توانیم جابجایی را به طور دقیق اندازه بگیریم.
پژهشگران از میکروویو استفاده کردند تا مقادیر مورد نظر چرخش ها را تولید کنند. یون ها می تواند به طرف بالا بچرخند(مانند فلشی که به بالا اشاره دارد.)و یا به طرف پایین یا دیگر زاویه ها که شامل هر دو با هم به صورت همزمان است یا یک وضعیت کوانتومی است چرخش کند. در این تجربه همه ی یون ها چرخش یکسانی دارد در ابتدا به بالا و بعد به صورت افقی میچرخند؛ بنابراین وقتی تحریک شوند با هم به سبکی میچرخند که مشخصه ی اوج و قله ی چرخش است.
اشعه های لیزر با هم تقاطع کرده، با تفاوت در فرکانس- که تقریبا مشابه حرکت است- استفاده شد تا چرخش تجمعی را با حرکت، در هم تنیده کند. کریستال سپس با لرزش تحریک شد. لیزرهای مشابه و میکروویوها استفاده شد تا در هم تنیدگی را متلاشی کند. برای تعیین اینکه کریستال چقدر حرکت کرده است پژوهشگران سطح چرخش یون های فلورسانس را اندازه گیری کردند(چرخش به بالا، نورانی و چرخش به پایین، تاریک است).
در آینده زیاد کردن تعداد یونها تا 10 هزار یون، با ساخت کریستال های سه بعدی به نظرمیرسد ظرفیت حس سنسور را تا 30 برابر افزایش دهد. به علاوه پایداری حرکت تحریک شده ی کریستال، ممکن است بهبود یابد و فرایند برعکس شدن زمان و دقت نتایج را افزایش میدهد. ری میگوید: اگر ما بتوانیم این جنبه را بهبود ببخشیم این آزمون میتواند منبع اساسی برای تشخیص ماده ی تاریک باشد. ما می دانیم 85% ماده در جهان از ماده ی تاریک است ولی تا امروز ما نمی دانیم ماده ی تاریک از چه، ساخته شده است. این آزمون میتواند اجازه دهد در آینده، این راز باز شود.
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول
تلفن : 32223328 - 031
