New York Üniversitesi'nden fizikçiler, ses dalgalarını kullanarak küçük boncukları havada asılı tutan ve "zaman kristali" adı verilen yeni bir madde formu oluşturmayı başardı. Newton'un Üçüncü Hareket Kanunu'ndaki denge kuralını esneten bu sistem, parçacıkların birbirleriyle tek taraflı etkileşime girmesini sağlayarak kendi kendine tekrarlanan sabit bir ritim yaratıyor.
Bu şaşırtıcı derecede basit sistem, kuantum bilişiminden biyolojik zamanlama sistemlerine kadar pek çok alanda büyük etkiler yaratabilecek karmaşık bir fiziği gün yüzüne çıkarıyor. Araştırmacılar, her biri farklı uygulamalarda yararlı olabilecek benzersiz özelliklere sahip birkaç çeşit zaman kristali tanımlamış durumda.
Sesle Havaya Kaldırılan Zaman Kristali
NYU'daki fizikçiler tarafından geliştirilen bu sistemde, küçük parçacıklar bir ses yastığı üzerinde yüzüyor ve birbirleriyle ses dalgaları alışverişi yaparak etkileşime giriyor. Bu etkileşimler sırasında parçacıklar, her etkiye karşılık eşit ve zıt bir tepki olduğunu söyleyen Newton'un Üçüncü Yasası'nı (etki-tepki prensibi) bozar gibi görünüyor. Parçacıklar "karşılıksız" (non-reciprocal) bir şekilde hareket ediyor; yani etkileşimleri dengesiz ve asimetrik bir hal alıyor.
Physical Review Letters dergisinde yayınlanan sonuçlar, zaman kristallerinin teknoloji ve endüstride kullanımı için yeni kapılar açıyor. Önceki deneylerin aksine bu sistem çıplak gözle görülebiliyor ve yaklaşık 30 santimetre boyunda, elde tutulabilecek kadar küçük bir cihazda çalışabiliyor.
NYU Yumuşak Madde Araştırma Merkezi direktörü Profesör David Grier, "Zaman kristalleri sadece olasılıklar nedeniyle değil, aynı zamanda çok egzotik ve karmaşık göründükleri için büyüleyicidir. Bizim sistemimiz ise inanılmaz derecede basit olmasıyla dikkat çekiyor," diyor.
Biyoloji ve Sirkadiyen Ritmine Dair İpuçları
NYU mezunu Mia Morrell ve lisans öğrencisi Leela Elliott ile yürütülen çalışma, bilim insanlarının sirkadiyen ritimler (vücut saati) gibi biyolojik zamanlama sistemlerini daha iyi anlamalarına da yardımcı olabilir. Bu zaman kristallerine benzer şekilde, vücuttaki gıdaların parçalanması gibi bazı biyokimyasal süreçler de karşılıklı olmayan etkileşimler içeriyor.
Ses Dalgaları Parçacıkları Nasıl Havada Tutuyor?
Zaman kristali, ses dalgaları tarafından yerinde tutulan ve paketleme malzemelerine benzeyen küçük strafor boncuklardan yapılıyor. Bu düzenek, boncukların havada asılı ve hareketsiz kalmasını sağlayan bir "akustik levitatör" (sesle havaya kaldırma cihazı) görevi görüyor.
Morrell, "Ses dalgaları parçacıklara kuvvet uygular; tıpkı bir göletin yüzeyindeki dalgaların yüzen bir yaprağa kuvvet uygulaması gibi," diye açıklıyor. "Nesneleri, duran dalga (standing wave) adı verilen bir ses alanına daldırarak yerçekimine karşı havada tutabiliyoruz."
Dengesiz Kuvvetler ve Kırılan Simetri
Büyük boncuklar, küçük olanlardan daha fazla ses dağıtır. Sonuç olarak, büyük bir parçacık küçük olan üzerinde, küçüğün büyük üzerindekinden daha güçlü bir etkiye sahip olur. Bu durum, birbirlerini etkileme biçimlerinde bir dengesizlik yaratır.
Morrell bunu şu örnekle açıklıyor: "Bir iskeleye yaklaşan farklı boyutlardaki iki feribotu düşünün. Her biri diğerini iten su dalgaları oluşturur ancak bu itme kuvveti boyutlarına göre farklılık gösterir."
Etkileşimler ses dalgalarıyla taşındığı için Newton'un Üçüncü Yasası ile sınırlı kalmıyor. Bu da boncukların havada asılıyken kendi başlarına salınmaya başlamasına ve sıra dışı kuvvetleri yansıtan sabit bir ritim üretmesine olanak tanıyor.
Kaynak: New York University | Tarih: 22 Mart 2026
