Ko je fizika hladnejša od fikcije, so znanstveniki odkrili novo vrsto snovi - začasne kristale

Prvič so časovni kristali - ali časovni kristali - pred kratkim napovedali Nobelova nagrada za fiziko Frank Wilczek - leta 2012. Vendar pa je bilo lansko leto prvič mogoče eksperimentalno potrditi teorijo - znanstveniki so v svojem laboratoriju dobesedno uspeli prenoviti to skrivnostno vrsto snovi..

Če je navaden kristal takšna oblika trdne snovi, v kateri se struktura ponovi v vesolju, vendar ostane konstantna v času, potem časovni kristal redno spreminja svojo strukturo in spreminja tudi čas, spreminja in nato ponovno prevzame prvotno strukturo v določenih intervalih. Če so običajna združenja s kristali za večino ljudi diamanti in ametistični kamni, je za teoretične fizike to povsem nova vrsta snovi..

Znana trdna snov ne spreminja svoje strukture v času - konvencionalna ogljikova diamantna mreža, ki jo vsakdo pozna iz učbenika o šolski kemiji, ostane taka, kakršna je in se ne premika, ne da bi ji pri tem uporabila energijo in je v ravnotežju v svojem osnovnem stanju. V časovnih kristalih se atomska mreža ponavlja s časom - to pomeni, da je osnovno stanje teh kristalov gibanje. Dejansko je to nekakšna stvar, ki nikoli ni v ravnovesju. Zaradi analogije si predstavljamo žele, ki po tem, ko ga usmerimo s prstom, niha.

Figurativno rečeno, to so naredile dve neodvisni skupini znanstvenikov - ena, ki je bila uporabljena za ustvarjanje srednjega laserskega obsevanja, druga - mikrovalovna pečica. Dejstvo je, da je začetna teorija, da lahko časovni kristali z dinamično naravo obstajajo v povsem statičnem temperaturnem okolju, kot je trdil avtor ideje Wilczek, spremenjene. Do sedaj so se teoretiki strinjali, da je treba najprej izzvati gibanje. To je dokazal Norman Yao iz Univerze Berkeley, ki je bil prvi, ki je napisal podrobna navodila za pridobitev začasnega kristala v laboratoriju..

Kaj natančno so poskusniki dosegli? Ena skupina znanstvenikov je uporabila laser, da bi sprožila posamezne delce (to je, da bi izločili posamezne ione iz osi) in na izhodu dobili kaotično gibanje vseh delcev v verigi. Druga skupina znanstvenikov, ki jo je vodil znameniti rusko-ameriški fizik Mihail Lukin, ravna po istem principu, le z uporabo mikrovalovnega sevanja. V obeh primerih je zanimivo, da so se v določenih časovnih intervalih vsi delci v verigi, ki so bili prej v gibanju, vrnili "v vrsti", torej prevzeli svojo prvotno strukturo - na ta način so uspeli dobiti istočasno kristal, katerega struktura se je ponovila s časom.

Mikhail Lukin

Norman Yao je tudi trdil, da lahko začasni kristal ima različne faze - tako kot vsako trdno snov. In čeprav danes lahko samo ugibamo o morebitni uporabi začasnih kristalov, je sposobnost dela s to vrsto materije na splošno lahko koristna v računalniškem spominu in tehnologiji šifriranja ter pri razumevanju kvantne fizike. Ena stvar je gotova - eksperimentalna potrditev obstoja začasnih kristalov je velik prodor v znanosti in lahko vodi k kakovostno novim tehnologijam v prihodnosti..