พิสูจน์แล้ว กาลผลึก(Time Crystals) โครงสร้างผลึกของสสารที่เปลี่ยนรูปทรงวนลูปไปตามเวลานั้นมีอยู่จริง!!
และมันอาจจะมีอยู่แล้วในธรรมชาติซึ่งทำได้ง่ายจนสามารถหาซื้อได้ตามร้านของเล่นก็เป็นได้
คริสตัล หนึ่งในโครงสร้างที่เราคุ้ยเคยและเห็นได้อยู่รอบตัวเรา
ว่าแต่ Time Crystals คืออะไร?
ผลึกหรือ Crystals คือโครงสร้างของสสารในสถานะของแข็งที่เรียงตัวกันเป็นรูปทรงอย่างมีแบบแผนซ้ำ ๆ กัน ตัวอย่างเช่น ผลึกน้ำแข็ง เพชร แร่ควอร์ต ฯลฯ
ปุยหิมะเมื่อมองใก้ล ๆ
ซึ่งการซ้ำรูปแบบของโครงสร้างผลึกเหล่านี้จะเป็นแบบสมมาตร แต่ก็ไม่ได้สมมาตรในทุกทิศทางแบบ 3 มิติ อย่างเช่นผลึกน้ำแข็งซึ่งมีสมมาตรแบบระนาบ
คำถามคือ สมมาตรของโครงสร้างผลึกนี้สามารถขยายไปในมิติที่ 4 หรือมิติเวลาได้หรือไม่?
ซึ่งในปี 2012 Frank Wilczek นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกันผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์เคยทำนายไว้ว่า ผลึกที่เปลี่ยนแปลงรูปแบบไปตามเวลาและวนกลับมาซ้ำรูปแบบเดิมอาจมีอยู่จริง (โดยไม่ต้องใส่พลังงานเข้าไปเพื่อให้มันเปลี่ยนรูปกลับไป-กลับมา)
จนกระทั่งเมื่อต้นปี ค.ศ. 2017 Norman Yao นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ค้นพบวิธีการสร้างผลึกในลักษณะนี้ รวมทั้งวิธีการวัดสมบัติของผลึกว่าเป็น ‘กาลผลึก’ จริงหรือไม่
และต่อมาไม่กี่เดือน นักฟิสิกส์สองทีมจากมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ (University of Maryland) และมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ก็ได้นำแนวคิดของนอร์แมน เหยา ไปสร้าง กาลผลึก ขึ้นมาจริงๆในรูปแบบที่แตกต่างกัน
ทีมแมรีแลนด์ใช้ไอออนของอิตเทอร์เบียม (Ytterbium) จำนวน 10 ไออนมาเรียงกันโดยที่อิเล็กตรอนทั้งหมดมีความสัมพันธ์กันเหมือนเป็นหนึ่งเดียว (entangled)
จากนั้นใช้เลเซอร์ลำแรกยิงไปยังแถวของอิตเทอร์เบียมเพื่อให้สมบัติที่เรียกว่า สปิน (Spin) ซึ่งเป็นสถานะทางควอนตัมของระบบเกิดการกลับทิศ แล้วยิงเลเซอร์อีกลำหนึ่งเพื่อรบกวนระบบให้สปินของแต่ละไอออนเกิดการปฏิสัมพันธ์กันแบบสุ่มๆ เมื่อทำแบบนี้ไประยะหนึ่ง สปินของไอออนเหล่านี้จะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปมาจนเกิดเป็นกาลผลึกขึ้น
วิธีของทีมแมรีแลนด์
ส่วนทีมของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดก็ใช้หลักการเดียวกันนี้ แต่ใช้อะตอมไนโตรเจนที่อยู่กลางเพชร แล้วใช้คลื่นไมโครเวฟในการทำให้อะตอมไนโตรเจนเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นกาลผลึก
และเมื่อไม่นานนี้ก็ได้มีงานวิจัยของทีมนักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยเยล เปิดเผยว่าพวกเขาค้นพบกาลผลึกในผลึกของ Monoammonium phosphate (MAP) ด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า NMR (nuclear magnetic resonance)
ซึ่งทีมนักฟิสิกส์ยังบอกว่าพวกเขาโชคดีและพวกในตอนแรกไม่คิดว่ากาลผลึกจะอยู่ในผลึกที่มีการเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบมากเช่นนี้ ซึ่งที่น่าสนใจคือผลึกของสารชนิดนี้สามารถปลูกได้ง่าย จึงถูกใช้เป็นสื่อสารสอนเรื่องผลึกที่พบเจอได้ตามร้านขายของเล่นทั่วไป
แต่ก็ยังมีคำถามจากนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกถึงการพิสูจน์คุณสมบัติและการมีอยู่จริงของเจ้ากาลผลึกนี้ รวมถึงการมีอยู่ของผลึกลักษณะนี้ในธรรมชาติ
และเมื่อเดือนที่ผ่านมาได้มีการเผยแพร่งานวิจัยจากทีมนักวิทยาศาสตร์ของ Max Planck Institute for Intelligent Systems ในเยอรมันซึ่งแสดงผลการศึกษาพฤติกรรมของโครงสร้างกาลผลึก
โดยอาศัยการอุปกรณ์สแกนที่เรียกว่า scanning transmission x-ray microscopy (STXM) ในการศึกษาโครงสร้างของกาลผลึกในแผ่น Magnonic permalloy ที่บางเพียง 30 nm ซึ่งวางอยู่บนแผ่นทองแดงที่ทำหน้าที่เป็น Coplannar waveguide
ผลการสแกนแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างผลึกนั้นมีการเปลี่ยนรูปแบบซ้ำ ๆ เป็นรอบ ๆ ตามเวลา
ทีมวิจัยได้เหนี่ยวนำให้เกิดกาลผลึกด้วยการส่งคลื่นวิทยุไปยังแผ่น Magnonic permalloy นี้และสังเกตดูผลของการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ที่เรียกว่า lattice scattering
โดยในวีดีโอแสดงให้เห็นถึงการวนของรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ที่ใช้สแกนโครงสร้างที่เปลี่ยนไปตามเวลา ซึ่งจะวนเป็นรอบซ้ำ ๆ ในช่วงเวลาคงที่
ทั้งนี้จากงานวิจัยนี้ยังได้พิสูจน์ถึงการมีอยู่ของกาลผลึกที่อุณหภูมิห้อง ทำให้เชื่อได้ว่าอาจจะมีกาลผลึกอยู่แล้วในธรรมชาติก็เป็นได้
ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการค้นพบนี้จะสามารถนำมาประยุกต์ใช้ทำเซนเซอร์ความละเอียดสูง นาฬิกาอะตอมความแม่นยำสูง หรืออาจกลายเป็นส่วนสำคัญของการพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ก็เป็นได้
น่าทึ่งนะครับ ผลึกที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างวนกลับไป-กลับมาได้เอง ธรรมชาตินี่มีอะไรให้เราได้ประหลาดใจได้เสมอ. . .
- 8
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
