Επίτευγμα της τεχνολογίας, ουτοπικό εγχείρημα ή απτή πραγματικότητα αποτελεί ο χρονικός κρύσταλλος, που μέχρι πρότινος υπήρχε μόνο σε επίπεδο θεωρίας;
Οι φυσικοί στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης στις ΗΠΑ ανέπτυξαν έναν καινοτόμο τύπο χρονικού κρυστάλλου, αξιοποιώντας ηχητικά κύματα.
Τι λέει ο Τρίτος Νόμος του Νεύτωνα
Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, που ορίζει ότι κάθε δράση συνοδεύεται από μια ίση και αντίθετη αντίδραση, αποτελεί θεμελιώδη αρχή της φυσικής και εξηγεί πληθώρα φαινομένων στην καθημερινότητα. Από τη λειτουργία των πυραυλικών κινητήρων μέχρι την αναπήδηση μιας μπάλας, την κίνηση των ψαριών στο νερό ή τα άλματα σε ένα τραμπολίνο, όλα βασίζονται σε αυτόν τον νόμο.
Με πιο τεχνικούς όρους, οι δυνάμεις εμφανίζονται σε ζεύγη και, όταν δεν ισορροπούν, οδηγούν σε μεταβολή της κίνησης ενός σώματος. Ωστόσο, η πιθανότητα ύπαρξης συστημάτων που δεν υπακούουν πλήρως σε αυτή την αρχή δημιουργεί νέες προοπτικές για την επιστημονική έρευνα και τις εφαρμογές της.
Ο χρονικός κρύσταλλος αποτελεί μια ιδιαίτερη μορφή ύλης, στην οποία τα σωματίδια ταλαντώνονται περιοδικά, παρόμοια με την κίνηση ενός εκκρεμούς.
Υπό την επίβλεψη του Ντέιβιντ Γκριρ, οι ερευνήτριες Μία Μορέλ και Λίλα Έλιοτ ανέπτυξαν έναν νέο τύπο χρονικού κρυστάλλου, στον οποίο μικροσκοπικά σφαιρίδια φελιζόλ αιωρούνται πάνω σε ένα «στρώμα» ήχου και μετακινούνται μέσω ακουστικών κυμάτων.
Τα αιωρούμενα σφαιρίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους διαχέοντας τον ήχο: τα μεγαλύτερα σωματίδια διασκορπίζουν περισσότερη ακουστική ενέργεια σε σύγκριση με τα μικρότερα, με αποτέλεσμα να ασκούν ισχυρότερη επίδραση πάνω τους απ’ ό,τι δέχονται, δημιουργώντας έτσι μια ασύμμετρη αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
«Φανταστείτε δύο πλοία διαφορετικού μεγέθους που πλησιάζουν μια προβλήτα», εξήγησε η Μορέλ.
«Κάθε πλοίο δημιουργεί κύματα που επηρεάζουν το άλλο, αλλά όχι στον ίδιο βαθμό, καθώς το μέγεθός τους παίζει καθοριστικό ρόλο». Επειδή αυτές οι αλληλεπιδράσεις βασίζονται σε ηχητικά κύματα, δεν υπακούουν στους περιορισμούς του τρίτου νόμου του Νεύτωνα.
Αν και έχουν γίνει και στο παρελθόν πειράματα με χρονικούς κρυστάλλους, όπως περιγράφεται στο Nature Physics, το συγκεκριμένο ξεχωρίζει επειδή υλοποιείται σε μια σχετικά μικρή διάταξη, ύψους περίπου 30 εκατοστών, και μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα με γυμνό μάτι. «Το σύστημά μας είναι εντυπωσιακό κυρίως λόγω της απλότητάς του», σημείωσε ο Ντέιβιντ Γκριρ.
