Kiedy fizyka jest chłodniejsza niż fikcja, naukowcy odkryli nowy rodzaj materii - tymczasowe kryształy

Po raz pierwszy kryształy czasu - lub czasowe kryształy - zostały przewidziane niedawno w Noblu w dziedzinie fizyki Frank Wilczek - w 2012 roku. Jednak w ubiegłym roku, po raz pierwszy, udało się potwierdzić teorię eksperymentalnie - naukowcy dosłownie zdołali odtworzyć ten tajemniczy rodzaj materii w swoim laboratorium..

Jeśli zwykły kryształ jest taką postacią ciał stałych, w której struktura powtarza się w przestrzeni, ale pozostaje stała w czasie, to czasowy kryształ okresowo zmienia swoją strukturę, a także zmienia się w czasie, zmieniając, a następnie ponownie przyjmując oryginalną strukturę w określonych odstępach czasu. Jeśli zwykłe związki z kryształami dla większości ludzi są diamentami i kamieniami ametystowymi, dla fizyków teoretycznych jest to zupełnie nowy rodzaj materii..

Znana nam substancja stała nie zmienia swojej struktury w czasie - konwencjonalna węglowa siatka diamentowa, znana wszystkim ze szkolnego podręcznika chemii, pozostaje taka, jaka jest i nie porusza się bez przykładania do niej energii, będąc w stanie równowagi w stanie podstawowym. W kryształach czasu krata atomowa powtarza się w czasie - oznacza to, że stanem podstawowym takich kryształów jest ruch. W rzeczywistości jest to materia, która nigdy nie jest w równowadze. Dla potrzeb analogii wyobraź sobie galaretkę, która po wskazaniu palcem przesuwa się w nieskończoność.

Mówiąc obrazowo, zrobiły to dwie niezależne grupy naukowców - jedna wykorzystana do stworzenia średniego promieniowania laserowego, druga - do mikrofalówki. Faktem jest, że początkowa teoria, że ​​kryształy temporalne o charakterze dynamicznym mogą istnieć w środowisku całkowicie statycznej temperatury, jak pisał autor idei Wilczek, uległa zmianom. Do tej pory teoretycy zgodzili się, że należy najpierw sprowokować ruch. Zostało to udowodnione przez Normana Yao z Uniwersytetu w Berkeley, który jako pierwszy napisał szczegółowe instrukcje dotyczące uzyskania tymczasowego kryształu w laboratorium..

Co dokładnie osiągnęli eksperymentatorzy? Jedna grupa naukowców użyła lasera, aby uruchomić poszczególne cząstki w ruchu (to jest wytrącić poszczególne jony z osi), a na wyjściu uzyskać chaotyczny ruch wszystkich cząstek w łańcuchu. Druga grupa naukowców, kierowana przez słynnego rosyjsko-amerykańskiego fizyka Michaiła Łukina, działała na tej samej zasadzie, wykorzystując do tego jedynie promieniowanie mikrofalowe. W obu przypadkach interesujące jest to, że w określonych odstępach czasu wszystkie cząstki w łańcuchu, wcześniej wprawione w ruch, powróciły "w rzędzie", to znaczy, przybierały swoją pierwotną strukturę - w ten sposób udało się uzyskać kryształ w tym samym czasie, którego struktura powtarzała się w czasie..

Michaił Łukin

Norman Yao argumentował również, że tymczasowy kryształ może mieć różne fazy - jak jakiekolwiek ciało stałe. I choć dziś można się tylko domyślać, że możliwe jest użycie tymczasowych kryształów, ogólnie rzecz biorąc, umiejętność pracy z tego rodzaju materią może być przydatna w komputerowej pamięci i technologiach szyfrowania oraz w zrozumieniu fizyki kwantowej. Jedno jest pewne - eksperymentalne potwierdzenie istnienia tymczasowych kryształów jest gigantycznym przełomem w nauce i może prowadzić do jakościowo nowych technologii w przyszłości..