فیزیکدانان نشان دادند یک مایع غلیظ میتواند همزمان دو «حافظه» متفاوت را ذخیره کند
پژوهشگران دانشگاه پناستیت نشان دادهاند که یک سوسپانسیون ساده از ذرات ریز در مایع غلیظ، میتواند همزمان دو نوع حافظهی متفاوت را نگه دارد: حافظهی جهتِ همزدن و حافظهی دامنهی نوسان. اما نکتهی جالب اینجاست که این دو حافظه نهتنها در کنار هم وجود دارند، بلکه میتوانند با یکدیگر رقابت کنند و حتی یکی، […]
پژوهشگران دانشگاه پناستیت نشان دادهاند که یک سوسپانسیون ساده از ذرات ریز در مایع غلیظ، میتواند همزمان دو نوع حافظهی متفاوت را نگه دارد: حافظهی جهتِ همزدن و حافظهی دامنهی نوسان. اما نکتهی جالب اینجاست که این دو حافظه نهتنها در کنار هم وجود دارند، بلکه میتوانند با یکدیگر رقابت کنند و حتی یکی، دیگری را پاک کند.
به گزارش آذرنگارنده، این یافته در مقالهای منتشرشده در Physical Review Letters گزارش شده و از دید پژوهشگران، میتواند به درک بهتر از حافظه در مواد نامنظم و حتی مقایسههای مفهومی با حافظههای کوتاهمدت و بلندمدت در مغز کمک کند.
وقتی ماده «به خاطر میسپارد» چگونه تحریک شده است
در این پژوهش، دانشمندان روی نوعی سوسپانسیون غیر براونی کار کردهاند؛ یعنی مخلوطی شبیه شربت شکلات غلیظ یا بتن تازه که در آن ذرات بزرگتری درون مایع چسبناک معلقاند. چون این ذرات آنقدر بزرگ هستند که حرکت تصادفی گرماییِ رایج در مقیاس اتمی بر آنها غلبه نکند، رفتارشان را میتوان مستقیماً به آزمایشهای مکانیکی نسبت داد.
پژوهشهای پیشین نشان داده بود که چنین سوسپانسیونهایی میتوانند جهت همزدن را به خاطر بسپارند. از سوی دیگر، اگر نمونه بارها به چپ و راست تکان داده شود، میتواند دامنه یا شدت نوسان را نیز ثبت کند.
اما پرسش اصلی این بود:
آیا این دو نوع حافظه میتوانند همزمان در یک ماده وجود داشته باشند؟
دو حافظه، یک ماده
پژوهشگران ابتدا سوسپانسیون را هم زدند تا حافظهای از جهت چرخش در آن شکل بگیرد. سپس نمونه را با شدتهای مختلف به صورت رفتوبرگشتی تکان دادند تا ببینند حافظههای قبلی چه تغییری میکنند.
نتیجه نشان داد که در تکانهای ضعیف، هر دو حافظه میتوانند همزمان حفظ شوند:
- حافظهی جهت همزدن
- حافظهی دامنهی نوسان
اما وقتی شدت تکاندادن بیشتر شد، حافظهی جهت بهتدریج کمرنگ شد و در نهایت از بین رفت.
به گفتهی سورندر پاداماتا، پژوهشگر دکتری فیزیک و نویسندهی اول مقاله:
«در یک آستانهی مشخص از شدت نوسان، حافظهی جهت بهطور کامل پاک میشود و سیستم به یک حالت کاملاً متقارن برمیگردد. اما فراتر از آن، خودِ نوسان شروع میکند به نوشتن یک حافظهی جهت جدید.»
رقابت حافظهها در مادهی نامنظم
نویسندگان مقاله پیشنهاد میکنند که این رقابت زمانی آغاز میشود که برخورد میان ذرات بیش از حد زیاد شود. در نوسانهای ضعیف، این برخوردها کمترند و هر دو حافظه میتوانند باقی بمانند. اما با افزایش شدت تحریک، تعاملات میان ذرات بیشتر شده و یکی از حافظهها دیگری را تحتالشعاع قرار میدهد.
ناتان کیم، استاد دانشیار فیزیک و سرپرست گروه پژوهشی، میگوید این پدیده فقط به این سوسپانسیون خاص محدود نیست و در برخی مواد جامد نامنظم، شیشههای نرم و بستهبندیهای دانهای نیز نمونههایی مشابه دیده شده است. به همین دلیل، شاید بتوان از این رفتار به عنوان یک اصل عمومی برای ظرفیت حافظهی محدود در مواد نامنظم یاد کرد.
از فیزیک ماده تا مغز و حتی زمینلرزه
به گفتهی پژوهشگران، این مدل میتواند فراتر از فیزیک مواد، برای درک برخی فرایندهای دیگر نیز الهامبخش باشد. آنها اشاره میکنند که رفتار حافظهمانند در مواد ممکن است به مدلسازیهای مربوط به:
- حافظهی زیستی
- پایداری ساختارهای نامنظم
- و حتی فرایندهای زمینساختی و خطر زمینلرزه
کمک کند.
در نگاه این تیم، اگر مواد بتوانند «یاد بگیرند» که چگونه تحت تحریکهای قبلی پاسخ دهند، شاید بتوان از این سازوکار برای طراحی مواد پاسخگو یا حتی مدلهای پیشبینی بهتر در سامانههای طبیعی استفاده کرد.
عنوان مقاله:
Memories of Amplitude and Direction Coexist and Compete in Non-Brownian Suspensions
نویسندگان:
Surendra Padamata, Nathan C. Keim
نشریه:
Physical Review Letters