Odkrycie nowych kryształów czasu

Dziwna forma materii zwana kryształem czasu pojawiła się ostatnio w dwóch nowych lokalizacjach. Jak podano w majowym numerze „Physical Review Letters”, naukowcy stworzyli taki kryształ w fosforanie monoamonowym, a inna grupa stworzyła go w ciekłym ośrodku zawierającym cząstki w kształcie gwiazdy, co ukazało się w „Physical Review”.

W odróżnieniu od innych znanych przykładów, kryształ czasu z fosforanu jednoamonowego, wykonano go z materiału stałego o uporządkowanej strukturze fizycznej, tj. tradycyjny kryształ. Pozostała część materiałów, z których dotychczas powstawały kryształy, uległa nieuporządkowaniu. Naukowcy po raz pierwszy stworzyli kryształy czasu w 2016 roku. Jeden został wykonany z wadliwego diamentu, drugi przy użyciu łańcucha jonów iterbu.

Zwykłe kryształy, takie jak sól i kwarc, są przykładami trójwymiarowych, uporządkowanych kryształów przestrzennych. Ich atomy tworzą powtarzalny układ znany naukowcom od dziesięcioleci. Kryształy czasu są różne. Ich atomy okresowo wibrują najpierw w jednym, a potem w drugim kierunku, wzbudzane przez pulsującą siłę magnetyczną (rezonans). nazywa się "kleszcz".

Tykanie kryształu czasu jest ograniczone do określonej częstotliwości, chociaż oddziałujące na siebie impulsy mają różne rezonanse. Przykładowo atomy w kryształach czasu badane w jednym z zeszłorocznych eksperymentów obracały się z częstotliwością zaledwie połowy częstotliwości pulsacji działającego na nie pola magnetycznego.

Naukowcy twierdzą, że zrozumienie kryształów czasu może doprowadzić do ulepszenia zegarów atomowych, żyroskopów i magnetometrów, a także pomóc w stworzeniu technologii kwantowych. Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności (DARPA) ogłosiła finansowanie badań nad jednym z najdziwniejszych odkryć naukowych ostatnich lat.

- powiedział szef programu DARPA Gizmodo, Doktor Roza Alehanda Łukaszew. Szczegóły tych badań są poufne – dodała. Można jedynie stwierdzić, że jest to nowa generacja zegarów atomowych, wygodniejsza i stabilniejsza niż obecnie stosowane skomplikowane instalacje laboratoryjne. Jak wiadomo, takie timery znajdują zastosowanie w wielu ważnych systemach wojskowych, w tym na przykład GPS.

Laureat Nagrody Nobla Franka Wilczka

Zanim faktycznie odkryto kryształy czasu, istniała ich koncepcja teoretyczna. Został wynaleziony kilka lat temu przez Amerykanina, laureata Nagrody Nobla. Franka Wilczka. Krótko mówiąc, jego pomysł polega na przełamywaniu symetrii, tak jak ma to miejsce w przypadku przejść fazowych. Jednak w teoretycznych kryształach czasu symetria zostałaby złamana nie tylko w trzech wymiarach przestrzennych, ale także w czwartym czasie. Według teorii Wilczka kryształy temporalne mają powtarzalną strukturę nie tylko w przestrzeni, ale także w czasie. Problem w tym, że implikuje to wibracje atomów w sieci krystalicznej, tj. ruch bez zasilaniacoś, co fizycy uważali za niemożliwe i niemożliwe.

Chociaż nadal nie wiemy, jakich kryształów chciał słynny teoretyk, i prawdopodobnie nigdy tego nie zrobią, w 2016 roku fizycy z Uniwersytetu Maryland i Uniwersytetu Harvarda zbudowali „nieciągłe” (lub dyskretne) kryształy czasu. Są to układy atomów lub jonów, które wykazują ruch zbiorowy i cykliczny, zachowując się jak nieznany wcześniej nowy stan materii, odporny na najmniejsze zakłócenia.

Choć nie tak niezwykłe jak prof. Wilczka, nowo odkryte kryształy czasu są na tyle interesujące, że wzbudziły zainteresowanie wojska. A to wydaje się dość istotne.