نقلة فيزيائية رئيسية.. علماء يبتكرون بلورة زمنية مرئية في 2025

البلورات الزمنية تشكل قفزة نوعية في مجال الفيزياء، إذ تمكن باحثون من إنشاء واحدة يمكن رؤيتها بالعين المجردة للمرة الأولى. تظهر هذه الهيكلة عدم استقرارها من خلال تموجات تتلألأ بألوان نابضة تشبه إشراق النيون المتحرك، مما يلمح إلى تطبيقات واسعة في عدة قطاعات. يأتي هذا الإنجاز ليرسم مسارات جديدة، لا سيما في أساليب منع التزييف وأدوات الاتصال المتطورة.

كيف برز مفهوم البلورات الزمنية

في عام 2012، قدم الفيزيائي النظري فرانك ويلتشيك مفهوم البلورات الزمنية، الذي بدا في البداية يتحدى مبادئ الديناميكا الحرارية، وهي الفرع الذي يدرس كيفية تفاعل الحرارة مع حركة الغازات أو السوائل؛ رغم التحفظات الأولى، أثبتت مجموعة بحثية أمريكية في 2016 وجودها من خلال تجارب مباشرة. على عكس البلورات العادية كالألماس أو الملح، التي تعتمد على ترتيب ذري ثلاثي الأبعاد متكرر في الفضاء، تمتد البلورات الزمنية عبر الزمن نفسه باهتزازات دورية تخترق التناظر الزمني الطبيعي. هذا الاختلاف يجعلها أداة فعالة لاستكشاف سلوك الجسيمات في ميكانيكا الكم، ويمهد لاستخدامات عملية مثل إنتاج أرقام عشوائية أو رموز شريطية معقدة على غرار الباركود والـQR.

آلية إنتاج بلورة زمنية يمكن رؤيتها

لدى الفيزيائيين هان تشينغ تشاو وإيفان سماليوخ من جامعة كولورادو بولدر، اعتمدا على مواد شائعة لبناء هذه البلورة الزمنية، وهي البلورات السائلة المستخدمة في شاشات LCD اليوم. وضعا هذه المادة، المكونة من جزيئات تشبه القضبان وتنتقل بين حالات سائلة وبلورية، بين صفيحتي زجاج مغطاة بصبغة حساسة للضوء؛ عند التعرض لأشعة معينة، غيرت الصبغة ميلها، مما خلق ضغطًا داخليًا يولد انحناءات. تطورت هذه الانحناءات إلى حركة دقيقة مستمرة لفترات طويلة، حتى لو اختلفت الإضاءة أو درجة الحرارة، فأنتجت صفوفًا متعرجة ملونة تُرى تحت المجهر أو بالعين في بيئات ملائمة. يصف تشاو الملاحظة بأنها عفوية ومثيرة، أما سماليوخ فيؤكد أن الضوء لوحده قادر على تشكيل عالم من هذه التركيبات.

دور البلورات الزمنية في الابتكارات التكنولوجية

تقدم البلورات الزمنية فرصًا كبيرة في تصميم الأجهزة البصرية والمصادر الضوئية، إلى جانب تعزيز الاتصالات وأنظمة الحماية من التزوير؛ على سبيل المثال، يمكن استغلال خصائصها لحركتها الزمنية الفريدة في صنع رموز لا تُقلد بسهولة. يعتقد تشاو وسماليوخ أن تحليل هذه البلورات في سياقات متنوعة سيكشف معايير لتحديد سماتها، مما يسرع التقدم في التقنيات. ومع ذلك، تتوافق الدراسة الحالية مع المتطلبات الأساسية لاعتبارها بلورة زمنية أصيلة، لكنها تحتاج إلى بحوث إضافية لاستنزاف إمكانياتها الكاملة.

لتوضيح الاختلافات بين أشكال البلورات، إليك جدولًا يلخص السمات الرئيسية:

من الفوائد البارزة للبلورات الزمنية، تبرز الآتي:

• صناعة أدوات بصرية متطورة للرؤية الليلية.
• إنتاج مولدات أرقام عشوائية لأغراض التشفير الآمن.
• تطوير رموز QR ديناميكية مقاومة للتزوير.
• مساعدة أبحاث الكم في فهم الجسيمات الدقيقة.
• توسيع استخدامات مكافحة التزييف عبر أنماط زمنية مميزة.

يواصل الباحثون عملهم على هذه الظاهرة، آملين في ابتكارات تعيد تشكيل الواقع التقني.