Di antara berbagai keanehan dalam ranah kuantum, time crystal—susunan atom yang mengulang gerakan tertentu dalam waktu—mungkin termasuk yang paling aneh. Namun, mereka benar-benar ada, dan sebagai bukti yang lebih kuat, fisikawan akhirnya berhasil menciptakan time crystal yang dapat diamati secara langsung.
Dalam sebuah makalah terbaru di Nature Materials, fisikawan dari University of Colorado Boulder memperkenalkan desain time crystal baru: sebuah sel kaca berisi kristal cair—molekul berbentuk batang yang terjebak dalam keadaan antara padat dan cair. Material yang sama ditemukan pada layar LCD smartphone. Saat disinari cahaya, kristal tersebut bergerak dan bergetar dalam pola berulang yang oleh para peneliti digambarkan seperti “corak harimau psikedelik”.
“Mereka dapat diamati langsung di bawah mikroskop, bahkan dalam kondisi tertentu, dengan mata telanjang,” ujar Hanqing Zhao, penulis utama studi dan mahasiswa pascasarjana di University of Colorado Boulder, dalam sebuah rilis. Secara teknis, tarian kristal ini dapat bertahan selama berjam-jam, layaknya “jam yang berputar tanpa henti”, tambah para peneliti.
Keunikan Asimetris
Time crystal pertama kali muncul dalam makalah tahun 2012 oleh peraih Nobel Frank Wilczek, yang mengajukan gagasan tentang kristal mustahil yang melanggar beberapa kaidah simetri dalam fisika. Khususnya, time crystal melanggar simetri karena atom-atomnya tidak terkunci dalam kisi yang kontinu, dan posisinya berubah seiring waktu.
Sejak itu, fisikawan telah mendemonstrasikan berbagai versi proposal Wilczek, namun kristal-kristal tersebut hanya bertahan sangat singkat dan berukuran mikroskopis. Zhao dan Ivan Smalyukh, penulis senior studi dan fisikawan di University of Colorado Boulder, ingin melihat apakah mereka dapat mengatasi keterbatasan ini.
Menemukan ‘Kink’ Molekuler
Untuk time crystal baru ini, keduanya memanfaatkan “kink” molekul—kecenderungannya untuk berkumpul ketika diberi tekanan dengan cara tertentu. Setelah menyatu, kink ini berperilaku seperti atom utuh, jelas para peneliti.
“Anda memiliki puntiran-puntiran ini, dan Anda tidak dapat dengan mudah menghilangkannya,” kata Smalyukh. “Mereka berperilaku seperti partikel dan mulai berinteraksi satu sama lain.”
Tim melapisi dua sel kaca dengan molekul pewarna, menyelipkan larutan kristal cair di antara lapisan tersebut. Ketika mereka menyinari susunan ini dengan cahaya terpolarisasi, molekul pewarna berputar di dalam kaca, menekan kristal cair. Hal ini membentuk ribuan kink baru di dalam kristal, jelas para peneliti.
“Itulah keindahan dari time crystal ini,” ujar Smalyukh. “Anda hanya menciptakan beberapa kondisi yang tidak terlalu istimewa. Anda menyinarinya dengan cahaya, dan semuanya terjadi.”
Tim meyakini bahwa iterasi time crystal ini dapat memiliki kegunaan praktis. Misalnya, “time watermark” yang dicetak pada uang kertas dapat digunakan untuk mengidentifikasi pemalsuan. Selain itu, lapisan yang ditumpuk dapat berfungsi sebagai pusat data mini.
Sistem kuantum yang terlihat oleh mata telanjang memang langka. Hanya waktu yang dapat membuktikan apakah time crystal ini akan berarti sesuatu—para peneliti “tidak ingin membatasi aplikasinya saat ini”—namun bahkan jika tidak, ini tetap menjadi demonstrasi menarik tentang bagaimana teori fisika hadir di sudut-sudut realitas yang aneh dan tak terduga.