"டைம் கிரிஸ்டல் என்பது என்ன"

"டைம் கிரிஸ்டல் என்பது என்ன"

(கருத்தும் எழுத்தும் : ரா.பிரபு)

டைம் கிரிஸ்டல் ஒரு அற்புத பொருள்.
விஞ்ஞான வளர்ச்சி என்பது நாளுக்கு நாள் நிமிடத்திற்கு நிமிடம் நொடிக்கு நொடி புதிய புதிய வளர்ச்சிகளை கண்டுபிடிப்புகளை கொண்டது தான் என்றாலும் நம்ம விஞ்ஞானிகள் திடீர் என எப்பவாவது புத்தம் புதிய கண்டு பிடிப்பை கண்டுபிடிப்பார்கள்.

அது இது வரை இல்லாத "பிராண்ட் நியூ" கண்டுபிடிப்பாக இருக்கும்.
சம்பிரதாயமான கதைகளை தாங்கி வரும் வழக்கமான திரைப்படங்களுக்கு இடையே திடீரென வித்யாசமான கதை அம்சம் கொண்ட படம் வருவது போல.

அப்படி விஞ்ஞாணிகள் கண்டு பிடித்த ஒரு 'பிராண்ட் நியூ 'கண்டுபிடிப்பு தான் டைம் கிரிஸ்டல்.

இது ஒரு வகையில் நம்ம சாதா கிரிஸ்டல் போல தான் என்றாலும் பல வகையில் இது வித்தியாசமானது... மகா வித்தியாசமானது.
குறிப்பாக இது ஒரு நான்காம் பரிமாண பொருள் அதாவது காலத்தில் மாறும் தன்மை கொண்டது என்றால் இதன் விசேஷம் நீங்கள் புரிந்து கொள்ளலாம்.

நாம் இதுவரை பார்த்துவந்த உலோக அலோக மின் கடத்தும்...மின் கடத்தா ..எல்லா பொருளும்  "equilibrium" என்று சொல்ல கூடிய நிலைத்தன்மை யை கொண்டவைகள் தான் .
நாம் கண்டுபிடித்துள்ள முதல் "non_equilibrium "பொருள் இந்த time crystal தான்.

கிரவுண்ட் ஸ்டேட்ஸில் இயங்கி கூடிய பொருளும் இந்த டைம் கிரிஸ்டல் தான் 'கிரவுண்ட் ஸ்டேட்டஸ்' பற்றி பத்து வரிகள் தள்ளி சொல்கிறேன்.

பொதுவாகவே க்ரிஸ்டலின் அணுக்கள் அதன் கட்டமைப்புகள் உற்று பார்த்தால் அவை ராணுவ கட்டுபாட்டுடன் அவ்வளவு ஒழுங்காக அடுக்க பட்டிருப்பதை பார்க்கலாம் .
(காந்ததால் தூண்ட படும் போது இரும்பில் இப்படி ஒரு ராணுவ ஒழுங்கு தான் நடக்கும்)
இந்த கிரிஸ்டல் ...அல்லது படிகம்... அல்லது பளிங்குகள் ..சாதாரணமாகவே அதன் அணு கட்டமைப்பில் மாறிக்கொண்டே இருக்கும் தன்மை வாய்ந்தவை ஒரு வட்டம் பூர்த்தி செய்வதை போல தனது வழக்கமான அணு கட்டமைப்பிற்கு (atom structure ) திரும்ப வருபவை.

 ஆனால் அவை வெளி(space) இல் மட்டும் தான் அப்படி நகர முடியும் .இந்த டைம் கிரிஸ்டல்களால் வெளியுடன் சேர்ந்து காலத்திலும் நகர முடியும் என்பது தான் விசேஷம்.

இன்னோரு விஷேமும் உண்டு . எந்த பொருளும் தனது கிரவுண்ட் ஸ்டேட்ஸ் இல் இருக்கும் போது (இதை ஜீரோ பாயிண்ட் என்பர்) இயக்கம் கொள்ள முடியாதவை.
ஆ..மாம்....கிரவுண்ட் ஸ்டேட்டஸ் என்றால் என்ன?

அணுக்களில் கிரவுண்ட் ஸ்டேட்டஸ் என்பது அணு தனது மிக குறைந்த பட்ச ஆற்றல் நிலையில் உள்ள ஒரு நிலை (அதாவது அந்த நிலையில் அதற்கு மேல் அந்த அனுவின் ஓரிரு எலெக்ட்ரானை ஆர்பிட் மாற்றி கடத்துவதன் மூலம் அதன் எனர்ஜி யை அதற்கு மேல் குறைக்க முடியாத ஒரு கடைசி நிலை)
இந்த நிலையில் அந்த அணுவிற்கு தன்னிச்சையான இயக்கம் என்பது சாத்தியம் இல்லை .

இது எப்படி என்றால்....
நீங்கள் ஒரு நாள் பூரா உழைத்து களைத்து வந்த பின் உடல் முழு சோர்வடைந்து இருக்கும் போது உங்களை மீண்டும் எழுப்பி 'அந்த க்ரவுண்டை ஒரு ரெண்டு ரவுண்ட் அடிச்சிட்டு வாப்பா ' என்று சொல்வதற்கு சமம்.

இந்த நிலையில் அணுக்களும் அப்படிதான் இயங்க தேவையான ஆற்றல் போதாமல் இயக்கம் அற்று கிடக்கும்.
ஆனால் இந்த டைம் கிரிஸ்டல் இன் அடுத்த விசேஷம் இது "கிரவுண்ட் ஸ்டேட்ஸ்" இலும் தொடர் மாறுதலுக்கு உட்படும் அதுவும் முன்பு சொன்னது போல காலம் மற்றும் வெளி இரண்டிலும்.
இது இயங்க வெளி ஆற்றல் ஏதும் தேவை இல்லை என்பது தான் கூடுதல் விசேஷம்.

இப்படி க்ரவுண்ட் ஸ்டேட்டஸ் இல் இயங்க கூடிய ..வெளியில் மாற கூடிய காலத்தில் மாற கூடிய ...நான்காவது பரிமாணம் கொண்ட (அவெஞ்சரில் வரும் தெசரெக்டர் போல)ஒரு பொருளை முதல் முதலில் கண்டுபிடித்திருப்பதால் தான் இதை 'பிராண்ட் நியூ 'கண்டுபிடிப்பு என சொல்கிறார்கள்.

முதல் முதலில் இப்படி ஒன்றை உருவாக்க முடியும் என்பதை 2012 இல் அறிவித்தவர் பிராங்வில்க்ஜெக் (Frank Wilczek)
இவருக்கு தான் முதல் முதலில் இப்படி ஒன்றை தயாரிக்க முடியும் என்ற யோசனை வந்தது . இவர் ஒரு நோபல் பரிசு பெற்ற ' தியாரிட்டிக்கல் பிஸிஸிஸ்ட் '
இவருக்கு இந்த யோசனை எப்படி வந்தது?

அதாவது நீண்ட நாளாகவே பவுதிக  ஆய்வாளர்கள் ஒரு விஷயத்தை ஆச்சர்யத்தோடு கவனித்து வந்தார்கள். அதாவது கிரவுண்ட் ஸ்டேடசில் கூட  இந்த காந்தம் மற்றும் கிரிஸ்டல் "time-translation symmetry"  என்ற ஒரு பவுதிக விதியை மீறுவதை கவனித்து வந்தார்கள். விதியை மீறி அவை "asymmetrical status " இல் இருப்பதை கவனித்தார்கள்.

அது என்ன "symmetry "சமாச்சாரம் என்றால் ஒரு காந்தம் ஒரு முனை வடக்கு அடுத்த முனை தெற்காக இருக்கிறதே அதில் எந்த முனை வடக்காக எது தெற்காக இருக்க வேண்டும் என்பதை எப்படி முடிவு செய்கிறது. (பாதியாக உடைக்க பட்டால் இந்த பாதி உடனே அடுத்த திசையாகி விடுகிறதே) இவை பார்க்க ஒரே போல தெரிந்தாலும் இவை இரண்டும் ஒரே மாதிரி முனை அல்ல என்று நமக்கு நன்றாகவே தெரியும். இது தான் asymmetry.....
அதே போல கிரிஸ்டல் படிகங்களில் அணு கட்டமைப்பு வட்ட பாதையில் மாறி கொண்டிருப்பது அதை ஒரு கோணத்தில் பார்த்தால் அவை ஒன்று போலவே தோன்றினாலும் அவை ஒன்றாக இருப்பதில்லை..
மேலும் எங்கிருந்து பார்க்கிறோம் என்பதை பொறுத்து மாற கூடியது இதுவும் தான் "asymmetrical " நிலை என படுகிறது.

'இப்படி இது க்ரவுண்ட் ஸ்டேட்ஸ் அடையும் வரை இது சில உள்வேலையில் ஈடுப்பட்டவண்ணம் உள்ளதே ..அப்போ இதை க்ரவுண்ட் ஸ்டேட்டஸ் இல் வெளி மற்றும் காலத்தில்  மாறும் படி வடிவமைக்க முடியும் 'என கூறினார் பிராங்க்...
மேலும்
அப்படி செய்ய இவைகளை அதிக அளவு குறை வெப்பநிலை யில் வைத்து செய்ய வேண்டும் என்றும் சிபாரிசு செய்தார்.(குறை வெப்ப நிலையில் கிரிஸ்டல் கட்டமைபுகள் தானாகவே சிறப்பாக தன்னை ஒழுங்கமைத்து கொள்ளுகின்றன.)

ஆசாமி ஐடியா கொடுத்து விட்டாரே தவிர இதில் நடைமுறை சவால் ..சிக்கல் ..நிறைய இருந்தது .. அணுக்களை குவாண்டம் நிலை யில் வைத்து ஆராய்வதில் உள்ள நடைமுறை சிக்கல் தான் அவை. குவாண்டம் அணுக்கள் ஒழுங்கா ஒரு இடத்தில உட்காராத சுட்டி பையனை போன்றவை.
அவைகள் ஸ்பெஸ் இல் ஒரு இடத்தில நிலையாக நிற்காதவைகள். மேலும் காலத்தை பொருத்தும் கட்டுப்படாது.

ஆனால் சில வருடங்கள் கழித்து சவாலே சமாளி என்று களத்தில் ஒரு குழு இறங்கியது.
அந்த குழு இது வரை சாத்தியம் இல்லாத ஒன்றை சாதியமாக்க களம் புகுந்தது .

அதன் தலைவர் பெயர் yao.

அந்த யாவோ வும் அவர் குழுவும் இந்த கிரிஸ்டலை வடிவமைக்க பக்கா ப்ளூ பிரிண்ட் தயாரித்தார்கள்.
அது தயாரான பின் எதிர் கொள்ள போகும் சாத்திய கூறுகளையும் அளந்து தயாராக வைத்து கொண்டார்கள்.

ப்ளூ பிரிண்ட் பக்காவாக தயாரான பின் யாவோ ஒரு காரியத்தை செய்தார்.
தனது குழுவை அழைத்து அதை இரண்டாக பிரிதார்.
அதில் ஒன்று மேரிலாண்ட் பல்கலைக்கழகம் இனொன்று ஹார்வர்ட் பல்கலை கழகம் .இரண்டு குழுக்களிடமும் ஒரே ப்ளூ பிரண்டை கொடுத்து விட்டு சொன்னார்...

" தம்பிகளா பிளான் இது தான் ...இதை வைத்து ரெண்டு குழுவும் தனி தனியா வீடு கட்டி கொண்டு வாங்க பாக்கலாம் "

என்று அனுப்பி வைத்தார்.
அவரது திறமையான இரண்டு குழுவும் அவரை ஏமாற்ற வில்லை இரண்டுமே தங்கள் பாணியில் 2016 இல் அந்த பொருளை வெற்றிகரமாக கண்டு பிடித்து கொடுத்தார்கள்.
(ஒரே புளு பிரிண்ட் என்பதால் கிட்ட தட்ட இரண்டும் ஒரே மாதிரிதான் இருந்தது.)
இரண்டு குழுவும் தனது பணியை 'பீர் ரிவில்ட் ஜெர்னல் 'இல் பதிவிட்டார்கள்.
அந்த இரண்டு பதிவிலும் யாவோ' கோ ஆர்தர்' ஆக இருந்தார்.

இதில் ஹார்வேர்ட் பல்கலை கழக குழு வைரத்தில் உயர் அழுத்த நைட்ரஜன் கொண்டு இதை தயாரித்து காட்டினார்கள்.

மெரிலாண்ட் குழுவினர் இதை எட்டர்பியம் அணுவை கொண்டு செய்து காட்டினார்கள்.
அதாவது வரிசையாக எடர்பியம் அணுவை சங்கிலி அமைப்பாக இருக்கும் படி ஒரு குவாண்டம் ஆய்வு அமைப்பு செய்தார்கள் இதில் அயணிகள் தனிஷ்டத்துக்கு சுழன்று கொண்டு இருக்கும் இவைகள் ஒன்றோடு ஒன்று பக்கத்து அயணியை பாதிக்கும் வண்ணம் வைக்க பட்டு இருக்கும்.

இவைகளை இரண்டு லேசர் கதிர்களால் மாற்றி மாற்றி சுட்டாடர்கள். அதில் ஒன்று காந்த புலத்தை ஏற்படுத்துவதற்கு இனொன்று சுழலும் அயான் ஐ நழுவ வைக்க..
இப்படி தொடர்ந்து மாறி மாறி செய்யும் போது ஒரு அயன் அடுத்த அயானை உசுப்பேற்றி அதிர வைத்து  அவைகள் இவர்களின் டைம் டிவைஸ் களின் வரையறை மீறி வேறு காலத்தில் சென்று அதிர்வடைவதை கண்டார்கள்.

அதாவது இதை ஒரு அதிரும் ஜெல்லி போல கற்பனை செய்து கொள்ளலாம் என்கிறார்கள்.
 நீங்கள் சுண்டினால் ஜெல்லி அதிர்வதை போல தான் இவை சாமான்யமாக நடக்கும் ஆனால் இந்த டைம் க்ரிஸ்டலின் நீங்கள் சுண்டிய பின் வேறு காலத்தில் அது அதிரும்.

இந்த கிரிஸ்டல் டைம் சிமிட்ரிகளை உடைக்கும் ஒரு "நான்-ஈகுலிபுரியம் " பொருள் என்பதால் இது ஒரு இன்றியமையாத கண்டுபிடிப்பு ஆகும்.
இது ஒரு "perpetual motion machine" ஆ என்று கூட பல பேர் ஆர்வமானார்கள் ஆனால் இது ஒரு "perpetual machine" அல்ல ..
(Perpetual motiol machine  என்பது வெளியில் இருந்து எந்த எனர்ஜியும் தரபடாமல் தனக்குதானே தொடர்ந்து இயங்கும் ஒரு இயந்திரம்.....இதை பல ஆண்டுகளாக அணைத்து விஞ்ஞானிகளும் இன்னும் முயலுகிறார்கள் ஆனால் இன்னும் அவர்களுக்கு மிஞ்சியது தோல்வி தான் )
இதில் எனர்ஜி உண்டாவதில்லை என்பதால் இதை அந்த கருவியாக கருத முடியாது.

சரி இதனால் என்ன பயன்?
நான்காவது பரிமாணத்தில் இயங்கும் ஒரு பொருளை இப்போதான் கண்டுபிடித்திருக்கிறோம் என்பதால் இதன் பயன் பாடுகள் எதில் எல்லாம் ..எப்படி எல்லாம் இருக்கும் என்பது போக போக தான் தெரியும் என்றாலும் இப்போதைக்கு நம் கண்ணுக்கு தெரிவது குவாண்டம் கம்பியுடரின் ஒரு பெரிய பிரச்சனையை இதை வைத்து தீர்க்க முடியும்.

சாதாரண கம்பியுடரை போல பைனரியில் இயங்காமல் குவாண்டம் பிட் இல் இயங்கும் கம்பியூட்டர் தான் குவாண்டம் கம்பியூட்டர்..
நிலை தன்மை இல்லாத குவாண்டம் துகளில் உள்ள ஒரு பிரச்னைதான் குவாண்டம் மெமரி பிரச்னை..
அதை இதை கொண்டு தீர்க்க முடியும்..

எதிர்கால கருவிகள் குவாண்டம் ஆதிக்கம் மிக்க வை என்பதால்..
டைம் கிரிஸ்டல் எதிர்கால முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவையாகிறது...

இந்த -'காலத்தில் மாறும் கிரிஸ்டலானது  '.. அறிவியலின் வரலாற்று காலத்தில் என்ன பாதிப்பை ஏற்படுத்த போகிறது என்பதை காலம் தான் பதில் சொல்ல வேண்டும்.

(Source :  எட்டர்பியம் அணு சோதனை பற்றி பார்க்க .....

http://www.sciencealert.com/physicists-just-created-the-world-s-first-time-crystal

இல் சென்று பாருங்கள்  )

அன்பு நண்பன் அறிவியல் காதலன் : ரா.பிரபு