في دراسة جديدة أجراها فيزيائيون من جامعة كولورادو بولدر، تم استخدام الكريستالات السائلة، وهي المواد نفسها المستخدمة في شاشات الهواتف، لتطوير بلورات زمنية، وهي حالة غريبة من المادة حيث تبقى الجزيئات في حركة دائمة. هذا الابتكار يمثل خطوة مهمة نحو فهم طبيعة الزمن والمادة، وقد يفتح الباب أمام تطبيقات تكنولوجية متعددة.
ما هي البلورات الزمنية؟
البلورات الزمنية قد تبدو كفكرة خيالية، لكنها مستوحاة من البلورات الطبيعية مثل الألماس وملح الطعام. اقترح الحائز على جائزة نوبل فرانك ويلتشيك فكرة البلورات الزمنية لأول مرة في عام 2012. البلورات الزمنية ليست مثل البلورات التقليدية التي تتشكل في الفضاء، بل هي نمط من الجزيئات التي تتحرك بشكل دوري في الزمن، مثل صورة متحركة تتكرر بلا نهاية.
فكرة ويلتشيك الأصلية كانت مستحيلة التنفيذ، ولكن العلماء تمكنوا لاحقاً من تطوير حالات من المادة تشبه هذه الفكرة.
التجربة الجديدة باستخدام الكريستالات السائلة
في الدراسة الحديثة، قام الباحثون بتصميم خلايا زجاجية مليئة بالكريستالات السائلة، وهي جزيئات تشبه السائل والصلب في نفس الوقت. عند تسليط الضوء عليها في ظروف خاصة، تبدأ الكريستالات في الدوران والتحرك، متبعة أنماطاً تتكرر على مر الزمن. تحت المجهر، تبدو هذه العينات كأنها خطوط مخططة تشبه النمر النفسي، ويمكنها أن تستمر في الحركة لساعات.
كيف تعمل البلورات الزمنية؟
عندما يقوم الباحثون بتسليط نوع معين من الضوء على العينات، تتغير اتجاهات الجزيئات وتضغط على الكريستالات السائلة، مما يؤدي إلى تشكيل آلاف الانحناءات الجديدة. هذه الانحناءات تبدأ بالتفاعل مع بعضها البعض في سلسلة معقدة من الخطوات، مما يشبه رقصة في رواية لجين أوستن. يمكن لهذه الأنماط أن تظل ثابتة حتى عند تغيير درجة حرارة العينات.
هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام إمكانيات تكنولوجية جديدة، مثل استخدام هذه المواد في الأوراق النقدية لجعلها أكثر صعوبة في التزوير، أو لتخزين كميات هائلة من البيانات الرقمية.
التطبيقات المحتملة للبلورات الزمنية
يمكن استخدام البلورات الزمنية في عدة مجالات، مثل الأمان الرقمي، حيث يمكن للحكومات استخدام هذه المواد لتشفير البيانات أو لتأكيد أصالة المستندات. بإمكان المهندسين أيضاً استخدام هذه التقنية لتطوير أنماط معقدة للتخزين الرقمي.
الباحثون لا يريدون وضع حدود لتطبيقات هذه التكنولوجيا، فهي تتيح فرصاً واسعة للتطوير والابتكار في مجالات متعددة.
الخاتمة
يمثل اكتشاف البلورات الزمنية باستخدام الكريستالات السائلة خطوة هامة في فهمنا لطبيعة المادة والزمن. على الرغم من أن الفكرة قد تبدو خيالية، إلا أن التطبيقات العملية لهذه التكنولوجيا قد تكون بعيدة المدى، من تحسين الأمان الرقمي إلى تخزين البيانات. هذا الابتكار يعكس مدى قدرة العلم على تحويل الأفكار النظرية إلى حقائق ملموسة تساهم في تطوير التكنولوجيا الحديثة.
