Objev krystalů nového času

Na dvou nových místech se nedávno objevila zvláštní forma hmoty zvaná časový krystal. Vědci vytvořili takový krystal ve fosforečnanu amonném, jak bylo uvedeno v květnovém vydání Physical Review Letters, a další skupina jej vytvořila v tekutém médiu obsahujícím částice ve tvaru hvězdy, tato publikace se objevila ve Physical Review.

Na rozdíl od jiných známých příkladů krystal času z fosforečnanu amonného, ​​byl vyroben z pevného materiálu s uspořádanou fyzikální strukturou, tzn. tradiční křišťál. Zbytek materiálů, ze kterých se dosud krystaly tvořily, byl neuspořádaný. Vědci poprvé vytvořili časové krystaly v roce 2016. Jeden z nich byl vyroben z diamantu s defekty, druhý byl vyroben pomocí řetězce iontů ytterbia.

Běžné krystaly, jako je sůl a křemen, jsou příklady trojrozměrných, uspořádaných prostorových krystalů. Jejich atomy tvoří opakující se systém známý vědcům po desetiletí. Časové krystaly jsou různé. Jejich atomy periodicky vibrují nejprve jedním směrem a poté druhým směrem, buzeny pulsující magnetickou silou (rezonance). To se nazývá "klíště".

Tikání v časovém krystalu je obsaženo v určité frekvenci, ačkoli interagující pulsy mají různé rezonance. Například atomy v časových krystalech studované v jednom z loňských experimentů rotovaly s frekvencí pouze poloviční oproti frekvenci pulsací magnetického pole, které na ně působí.

Vědci tvrdí, že pochopení časových krystalů by mohlo vést ke zlepšení atomových hodin, gyroskopů a magnetometrů a pomoci vytvořit kvantovou technologii. Americká Agentura pro pokročilé obranné výzkumné projekty (DARPA) oznámila financování výzkumu jednoho z nejpodivnějších vědeckých objevů posledních let.

- vedoucí programu DARPA řekl Gizmodo, Dr. Roza Alehanda Lukashev. Podrobnosti těchto studií jsou důvěrné, řekla. Lze pouze konstatovat, že se jedná o novou generaci atomových hodin, pohodlnější a stabilnější než složitá laboratorní zařízení, která se v současnosti používají. Jak víte, takové časovače se používají v mnoha důležitých vojenských systémech, včetně například GPS.

Laureát Nobelovy ceny Frank Wilczek

Než byly krystaly skutečně objeveny, byly pojaty teoreticky. Vynalezl ho před pár lety americký nositel Nobelovy ceny. Frank Wilczek. Jeho myšlenkou je zkrátka narušit symetrii, jak je tomu u fázových přechodů. V teoretických časových krystalech by se však symetrie narušila nejen ve třech prostorových dimenzích, ale i ve čtvrté - v čase. Podle Wilczkovy teorie mají časové krystaly opakující se strukturu nejen v prostoru, ale i v čase. Problém je v tom, že z toho vyplývá vibrace atomů v krystalové mřížce, tzn. pohyb bez napájeníco bylo fyziky považováno za nemožné a nemožné.

Zatímco stále neznáme krystaly, které slavný teoretik chtěl a pravděpodobně nikdy nezná, v roce 2016 fyzici z University of Maryland a Harvard University postavili „nespojité“ (neboli diskrétní) časové krystaly. Jsou to systémy atomů nebo iontů, které demonstrují kolektivní a cyklický pohyb, chovající se jako dříve neznámý nový stav hmoty, odolný vůči sebemenším poruchám.

I když to není tak neobvyklé jako prof. Wilczeka, nově objevené časové krystaly jsou dostatečně zajímavé, aby přitáhly vojenský zájem. A zdá se to dost významné.