Nový časový krystal má 10milionkrát delší životnost

Časové krystaly jsou zvláštní stav hmoty s vlastnostmi, které zní nemožně, ale byly vytvořeny. Nyní němečtí vědci vyrobili jeden, který vydrží 10 milionkrát déle než v předchozích experimentech.

Pokud bychom chtěli, aby každodenní předmět zněl jako sci-fi, dalo by se říci, že to, co běžně nazýváme krystaly, jsou ve skutečnosti „vesmírné krystaly“. Tyto věci ve vašich špercích nebo jen ve vaší slánce získají svůj tvar díky tomu, že se jejich atomy uspořádají do vzoru, který se v prostoru opakuje.

Ale protože prostor a čas jsou často považovány za dvě složky stejné „látky“, znamená to, že existují také krystaly se vzory, které se v čase opakují? To byla hypotéza, kterou v roce 2012 předložil Frank Wilczek, laureát Nobelovy ceny a fyzik z MIT.

Je těžké pochopit, jak by to fungovalo, ale běžnou analogií je představit si misku želé a představit si, jak by reagovala na poklepání lžící. Obvykle byste čekali, že se bude několik sekund třást a pak se zastaví. Ale pokud by tento želé-O byl časový krystal, mohl by se po prodlevě zachvět, zastavit, znovu zakolísat, znovu zastavit a opakovat proces víceméně donekonečna, dokonce bez jakéhokoli dalšího vstupu z dalšího kohoutku.

Může to znít nepříjemně blízko k perpetum mobile, ale časové krystaly ve skutečnosti neporušují žádné zákony termodynamiky a množství entropie v systému zůstává konstantní. Několik let se vědci dohadovali o tom, zda je jejich existence možná nebo ne, až se v roce 2017 týmu konečně podařilo vytvořit časové krystaly v laboratoři. Pozdější studie je objevily v dětských sadách na pěstování krystalů a procesorech kvantových počítačů a dokonce pozorovaly, jak se vzájemně ovlivňují.

Tyto příklady však nezachytily skutečnou podstatu časového krystalu, pouze některé nesynchronizované chování. Abychom pokračovali v dřívější analogii, klepali na želé jednou za sekundu a sledovali, jak se chvěje pouze každé dvě sekundy. Pravý časový krystal by se začal chvět sám od sebe a pak by se chvěl v periodickém vzoru donekonečna. Tento druh časového krystalu byl poprvé demonstrován v roce 2022, ale vydržel jen několik milisekund.

Dortmundská univerzita

Nyní vědci z univerzity v Dortmundu v Německu vytvořili jeden, který vydrží 10 milionůkrát déle. Je vyroben z arsenidu india a galia, který se pak nepřetržitě rozsvěcuje, dokud se jaderný spin krystalu nepolarizuje. Po chvíli, říká tým, jádro spontánně začne oscilovat v předvídatelném vzoru, v procesu ekvivalentním časovému krystalu. Ve svých experimentech vědci zaznamenali, že to trvá 40 minut, ale říkají, že by to mohlo potenciálně pokračovat mnohem déle.

Tým říká, že časový rámec cyklu krystalu lze změnit úpravou experimentálních podmínek. Může se také „roztavit“, což v tomto případě znamená, že ztratí svůj vzorec a začne projevovat nějaké chaotické chování. To by mohlo otevřít novou oblast studia.

Výzkum byl publikován v časopise Přírodní fyzika.

Zdroj: Univerzita v Dortmundu