Zhvillimi i kristaleve të kohës për përdorim në aplikacione në botën reale

Të gjithë kemi parë kristale, qoftë një kokërr të thjeshtë kripe apo sheqeri, qoftë një ametist i përpunuar dhe i bukur. Këto kristale përbëhen nga atome ose molekula që përsëriten në një model simetrik tre-dimensional të quajtur grilë, në të cilën atomet zënë pika specifike në hapësirë. Duke formuar një rrjetë periodike, atomet e karbonit në një diamant, për shembull, thyejnë simetrinë e hapësirës në të cilën ulen. Fizikanët e quajnë këtë “thyerje simetrie”.

Shkencëtarët kanë zbuluar kohët e fundit se një efekt i ngjashëm mund të dëshmohet me kalimin e kohës. Thyerja e simetrisë, siç sugjeron emri, mund të lindë vetëm aty ku ekziston një lloj simetrie. Në fushën e kohës, një forcë ose burim energjie që ndryshon në mënyrë ciklike prodhon natyrshëm një model të përkohshëm.

Prishja e simetrisë ndodh kur një sistem i drejtuar nga një forcë e tillë përballet me një moment déjà vu, por jo me të njëjtën periudhë me atë të forcës. “Kristalet e kohës” në dekadën e fundit janë ndjekur si një fazë e re e materies dhe së fundmi janë vëzhguar në kushte eksperimentale të përpunuara në sisteme të izoluara. Këto eksperimente kërkojnë temperatura jashtëzakonisht të ulëta ose kushte të tjera rigoroze për të minimizuar ndikimet e jashtme të padëshiruara.

Në mënyrë që shkencëtarët të mësojnë më shumë rreth kristaleve të kohës dhe të përdorin potencialin e tyre në teknologji, ata duhet të gjejnë mënyra për të prodhuar gjendje kristalore të kohës dhe për t’i mbajtur ato të qëndrueshme jashtë laboratorit.

Hulumtimi i fundit i udhëhequr nga UC Riverside dhe i botuar këtë javë në Nature Communications ka vëzhguar tani kristalet e kohës në një sistem që nuk është i izoluar nga mjedisi i tij i ambientit. Kjo arritje e madhe i sjell shkencëtarët një hap më afër zhvillimit të kristaleve të kohës për përdorim në aplikacionet e botës reale.

“Kur sistemi juaj eksperimental ka shkëmbim energjie me rrethinën e tij, shpërndarja dhe zhurma punojnë dorë për dore për të shkatërruar rendin e përkohshëm,” tha autori kryesor Hossein Taheri, një asistent profesor kërkimor i inxhinierisë elektrike dhe kompjuterike në UC Riverside’s Marlan and Rosemary Bourns. Kolegji i Inxhinierisë. “Në platformën tonë fotonike, sistemi vendos një ekuilibër midis fitimit dhe humbjes për të krijuar dhe ruajtur kristalet e kohës.”

Kristali i kohës tërësisht optik realizohet duke përdorur një rezonator xhami me fluor magnezi në formë disku me diametër një milimetër. Kur u bombarduan nga dy rreze lazer, studiuesit vëzhguan thumba subharmonike, ose tone frekuence midis dy rrezeve lazer, që tregonin thyerjen e simetrisë kohore dhe krijimin e kristaleve të kohës.

Ekipi i udhëhequr nga UCR përdori një teknikë të quajtur mbyllja me vetë-injektim të dy lazerëve në rezonator për të arritur qëndrueshmëri ndaj efekteve mjedisore. Nënshkrimet e gjendjes së përsëritur përkohësisht të këtij sistemi mund të maten lehtësisht në domenin e frekuencës. Prandaj, platforma e propozuar thjeshton studimin e kësaj faze të re të materies.

Pa nevojën për një temperaturë të ulët, sistemi mund të zhvendoset jashtë një laboratori kompleks për aplikime në terren. Një aplikim i tillë mund të jetë matjet shumë të sakta të kohës. Për shkak se frekuenca dhe koha janë anasjellta matematikore e njëra-tjetrës, saktësia në matjen e frekuencës mundëson matjen e saktë të kohës.