Fizikçiler bir kristalin atomlarının dönüşünü tersine çevirişini ilk kez gördü

Bir kristalin atomlarını bir yöne döndürün, bu hareketi ikinci bir iç titreşime devredin, dönüş ters yöne dönerek çıkabilir. Fizikçiler bunu artık bir katının içinde ilk kez doğrudan gözlemledi; örgünün açısal momentumunun, kristalin kendi titreşimlerinden ikisi arasında aktarılırken tersine döndüğü anı yakaladılar.

Ekip sonucu kasıtlı olarak tuhaf bir aritmetikle anlatıyor: 1 + 1 = −1. Aynı yöne bakan iki dönüş birleşip ters yöne dönen bir tanesini üretti. Defterlerde gerçekte hiçbir şey kırılmadı, çünkü eksik dönüş sistemin başka bir yerinde taşındı, ama yerel etki sezginin izin vermediği türden bir tersine dönüştür.

Söz konusu nesne, fizikte olağandışı yüzey davranışıyla zaten değer gören bir kristal olan bizmut selenürdür. Burada önemli olan iç mekanizmasıdır. Bir katıdaki atomlar yerine sabitlenmiş değildir; örgü titreşimleri denen eşgüdümlü desenlerle titreşirler ve bu desenlerin bazıları bir dönüş, yani genelde düzgünce hesaba katılan küçücük bir depolanmış açısal momentum taşıyabilir.

Onu hareket halinde görmek için ekibin sert itmesi ve hızlı bakması gerekti. Bir titreşimi dairesel, dönen bir harekete zorlamak için ultra güçlü terahertz lazer darbeleri ateşlediler, ardından bu dönüş komşu bir titreşimle eşleştiğinde ne olduğunu izlemek için ikinci bir ultra hızlı darbe kullandılar. Tersine dönüş, ikinci darbenin geri dönüş biçiminde ortaya çıktı.

İlgi çekici olan numaranın kendisi değil, açtığı şeydir. Titreşimlerde hapsolan açısal momentum, manyetizmanın arkasındaki gizli ipliklerden biridir ve onu titreşimler arasında sıçrarken izlemek, araştırmacılara şimdiye dek çıkarsanması gereken bir sürece doğrudan bir tutamak verir. O tutamağı denetlemek, kuantum teknolojilerinin dayandığı egzotik malzemeleri yönlendirmenin bir yolu olabilir.

Bulgu şimdilik dar okunmayı hak ediyor. Belirli bir kristalde, günlük elektronikteki her şeyden çok daha güçlü lazer alanları altında üretildi ve tersine dönen dönüş, serbest atomların dağılmış bilyeler gibi geriye takla atması değil, örgünün toplu dönüşüdür. Aynı tersine dönüşün başka malzemelerde görünüp görünmediği ve yalnızca gözlemlenmek yerine kullanılıp kullanılamayacağı açık sorulardır.

Max Planck Derneği Fritz Haber Enstitüsü, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ve TU Dresden ile Jülich ve Eindhoven’daki ortakları bir araya getiren bir iş birliğiyle yürütülen çalışma, Mayıs 2026’da Nature Physics’te yayımlandı. Tersine dönüşü ortaya çıkaran aynı lazer tekniği, grupların ters dönüşün gerçekte ne kadar yaygın olduğunu öğrenmek için şimdi başka kristallere yöneltmeyi planladığı araçtır.