مایع زمان؛ کشف حالت جدیدی از ماده که در زمان جریان دارد

پژوهشگران فیزیک به‌تازگی مدلی نظری را معرفی کرده‌اند که نشان می‌دهد ماده می‌تواند حالتی فراتر از بلورهای زمان معمولی داشته باشد؛ وضعیتی که آن‌ها آن را «مایع زمان» نامیده‌اند. در این حالت، برخلاف بلورهای زمان که نظم را در طول زمان تکرار می‌کنند، هماهنگی ساختاری در بازه‌های زمانی طولانی از بین می‌رود، هرچند نظم در مقیاس‌های بسیار کوتاه همچنان پابرجا می‌ماند.

درک مفهوم مایع زمان و تفاوت آن با بلورهای معمولی

برای درک بهتر این پدیده، می‌توان آن را با تغییر حالت یخ مقایسه کرد. در یخ، مولکول‌ها در یک آرایش منظم قرار دارند، اما با ذوب شدن، این نظم گسترده از بین می‌رود؛ با این حال، مولکول‌ها همچنان در تعامل با همسایگان نزدیک خود هستند. در مدل جدید، مایع زمان نیز مشابه این رفتار عمل می‌کند؛ یعنی نظم زمانی در سطح محلی حفظ می‌شود اما انسجام کلی در طول زمان جاری و متغیر است.

«بلورهای زمان در لحظات مختلف نظم دارند اما در زمان جریان می‌یابند، درست مانند مولکول‌های آب که در نزدیکی هم الگوی منظم می‌سازند اما در جریان هستند.»

چگونه نوسانات نامنظم باعث ایجاد مایع زمان می‌شوند؟

محققان مؤسسه ماکس پلانک در آلمان، شامل زو وانگ و ماریوس مایکل، با استفاده از مدل‌سازی شبکه‌ای از اسپین‌های کوانتومی، این حالت را بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که اگر نیروی محرک یک بلور زمان (مانند لیزر) به‌جای ریتم ثابت، دارای نوسان‌های نامنظم باشد، ماده وارد فاز جدیدی می‌شود.

در این شبیه‌سازی‌ها، پدیده‌ای تحت عنوان سولیتون‌های زمانی مشاهده شد. این سولیتون‌ها در واقع نقص‌هایی در نظم زمانی هستند که باعث می‌شوند هماهنگی بلندمدت مختل شود، اما ریتم کلی سیستم را به‌طور کامل نابود نمی‌کنند. نتیجه این فرآیند، ایجاد وضعیتی است که در آن ماده مانند یک مایع در زمان حرکت می‌کند.

نقش شگفت‌انگیز دما در شکل‌گیری نظم

یکی از یافته‌های بسیار مهم این پژوهش، نقش دوگانه دما در ایجاد نظم است. برخلاف تصور رایج که گرما معمولاً باعث آشفتگی می‌شود، در این مدل مشخص شد که:

• در دماهای پایین: نوسان‌های حرارتی برای ایجاد نظم کافی نیستند.
• در دماهای میانی: افزایش دما به شکل‌گیری یک ریتم مشخص کمک می‌کند.
• در دماهای بالا: آشفتگی شدید دوباره نظم را از بین می‌برد.

این کشف نشان می‌دهد که افزایش دما تا یک حد مشخص می‌تواند به جای تخریب، به ایجاد نظم در ساختارهای زمانی کمک کند. اگرچه این نتایج فعلاً در سطح نظری و در مخزن arXiv منتشر شده‌اند، اما تأیید آزمایشگاهی آن‌ها می‌تواند مرزهای دانش ما را درباره مایع زمان و تقارن‌های فیزیکی جابه‌جا کند.

در نهایت، اگر این حالت از ماده در آزمایش‌های واقعی مشاهده شود، دیدگاه‌های بنیادین ما درباره چگونگی پیدایش نظم در محیط‌های آشفته و تعادل گرمایی تغییر خواهد کرد.