أظهر باحثون في جامعة TU Wien أن الارتباطات الكمومية يمكن أن تستقر بلورات الزمن، وهي هياكل تتذبذب في الزمن دون محركات خارجية. خلافًا للاعتقادات السابقة، تعزز هذه التقلبات الكمومية الأنماط الإيقاعية بدلاً من تعطيلها. الاكتشاف، الذي تم تحقيقه باستخدام شبكة جسيمات محاصرة بالليزر، يقدم رؤى جديدة في أنظمة الكثيرات الكمومية.
تمثل بلورات الزمن ظاهرة كمومية رائعة حيث تطور الأنظمة تلقائيًا أنماطًا زمنية متكررة دون أي مؤقت خارجي، مشابهًا لكيفية تشكل البلورات المكانية لهياكل مرتبة من سوائل غير مرتبة.
منذ أكثر من عقد، استكشف الفيزيائيون الكموميون ما إذا كان كسر التماثل المبني على الزمن ممكنًا. سابقًا، كان يُعتقد أن بلورات الزمن ممكنة فقط في أنظمة محددة مثل الغازات الكمومية، حيث يمكن تجاهل التقلبات الكمومية العشوائية لصالح القيم المتوسطة. ومع ذلك، أظهر فيليكس روسو من معهد الفيزياء النظرية في TU Wien، الذي يعمل في فريق البروفيسور توماس بول، خلاف ذلك.
"كانت هذه السؤال موضوع بحث مكثف في الفيزياء الكمومية لأكثر من عشر سنوات"، يقول روسو. تكشف حسابات فريقه أن الارتباطات الكمومية بين الجسيمات —التي كان يُعتقد أنها تمنع تكوّن بلورات الزمن— في الواقع تمكنها. "لقد أظهرنا الآن أن الارتباطات الفيزيائية الكمومية بين الجسيمات بالتحديد، والتي كان يُعتقد سابقًا أنها تمنع تكوّن بلورات الزمن، يمكن أن تؤدي إلى ظهور مراحل بلورية زمنية."
درس الباحثون شبكة ثنائية الأبعاد من الجسيمات المحاصرة بأشعة الليزر. بسبب التفاعلات الكمومية، يبدأ حالة الشبكة في التذبذب، مظهرًا سلوكًا إيقاعيًا ذاتي التنظيم ينشأ بحتًا من تفاعلات الجسيمات. يعكس هذا السلوك الجماعي ظواهر مثل حلقات الدخان التي تشكل أنماطًا منتظمة دون تأثير خارجي.
نُشرت في Physical Review Letters (2025، المجلد 135، العدد 11)، الدراسة لروسو وبول تتقدم في فهم أنظمة الكثيرات الكمومية. إنها ترسم الطريق للابتكارات في التقنيات الكمومية وقياسات الكم عالية الدقة.