ابتكار بلورة زمنية مرئية.. علماء فيزياء يحققون نقلة فيزيائية بـ2025

البلورات الزمنية تمثل خطوة ثورية في عالم الفيزياء، حيث نجح العلماء في بناء واحدة يمكن ملاحظتها مباشرة بالعين المجردة لأول مرة. تظهر هذه البلورة غير مستقرة، مع تموجات تتلألأ بألوان حيوية تشبه أضواء النيون المتحركة، مما يوحي بإمكانيات واسعة في مجالات متنوعة. يأتي هذا الإنجاز ليفتح آفاقًا جديدة، خاصة في تقنيات مكافحة التزييف وأجهزة الاتصال المتقدمة.

كيف نشأ مفهوم البلورات الزمنية

في عام 2012، طرح الفيزيائي النظري فرانك ويلتشيك فكرة البلورات الزمنية، التي بدت في البداية مخالفة لمبادئ الديناميكا الحرارية، وهي العلم الذي يفسر تفاعل الحرارة مع حركة المواد مثل الغازات والسوائل. رغم الشكوك الأولية، أكد فريق أمريكي في 2016 نجاحه في رصدها تجريبيًا. تختلف هذه البلورات عن نظيراتها التقليدية، مثل الألماس أو الملح، حيث تعتمد على ترتيب ذري ثلاثي الأبعاد يتكرر في المكان؛ فالبلورات الزمنية تمتد في الزمن أيضًا، مع اهتزازات دورية تكسر تناظر الزمن الطبيعي. هذا التميز يجعلها أداة قوية لفهم سلوك الجسيمات في ميكانيكا الكم، ويفتح أبوابًا لتطبيقات عملية مثل توليد أرقام عشوائية أو رموز شريطية معقدة تشبه الباركود والـQR.

طريقة بناء بلورة زمنية مرئية

استخدم الفيزيائيان هان تشينغ تشاو وإيفان سماليوخ من جامعة كولورادو بولدر مواد مألوفة لصنع هذه البلورة، وهي البلورات السائلة الموجودة في شاشات LCD اليومية. وضعت هذه المادة، التي تتكون من جزيئات قضيبية تتحول بين حالة سائلة وبلورية، بين لوحي زجاج مطليين بصبغة تتفاعل مع الضوء. عند تعريضها لأشعة محددة، غيرت الصبغة اتجاهها مما أحدث ضغطًا يؤدي إلى انحناءات داخلية. تطورت هذه الانحناءات إلى حركة معقدة مستمرة لساعات، حتى مع تغيرات في الإضاءة أو الحرارة، مما أنتج صفوفًا متموجة ملونة مرئية تحت المجهر أو حتى بالعين في ظروف مناسبة. يصف تشاو هذا الرصد بأنه مباشر ومثير، بينما يؤكد سماليوخ أن الضوء وحده يكفي لإنشاء عالم كامل من هذه الهياكل.

تأثير البلورات الزمنية على التكنولوجيا

توفر البلورات الزمنية إمكانيات هائلة في مجال الأجهزة البصرية والمولدات الضوئية، بالإضافة إلى تحسين الاتصالات وتصاميم الأمان ضد التزوير. على سبيل المثال، يمكن استخدام خصائصها في إنشاء رموز غير قابلة للتقليد بسبب حركتها الزمنية الفريدة. يرى تشاو وسماليوخ أن دراسة هذه البلورات في أنظمة متنوعة ستكشف معايير جديدة لتحديد سماتها، مما يدفع التقدم التكنولوجي إلى مستويات أعلى. لكن الدراسة الحالية تلبي الشروط الأساسية لتصنيفها كبلورة زمنية حقيقية، مع الحاجة إلى مزيد من التحقيقات لاستغلال إمكانياتها الكاملة.

لتوضيح الفرق بين أنواع البلورات، إليك جدولًا مبسطًا:

من بين الفوائد الرئيسية للبلورات الزمنية، يبرز:

• تطوير أجهزة بصرية متقدمة للرؤية في الظلام.
• إنشاء مولدات أرقام عشوائية للتشفير الآمن.
• تحسين رموز الـQR لتكون ديناميكية وغير قابلة للتزييف.
• دعم دراسات الكم لفهم الجسيمات الدقيقة.
• تطبيقات في مكافحة التزوير باستخدام أنماط زمنية فريدة.

يستمر العلماء في استكشاف هذه الظاهرة، متوقعين أن تؤدي إلى ابتكارات تغير وجه الصناعات التقنية.