Když je fyzika chladnější než fikce, vědci objevili nový typ hmoty - dočasné krystaly

Poprvé časové krystaly - nebo časové krystaly - předpověděla Nobelova cena za fyziku Frank Wilczek nedávno - v roce 2012. V loňském roce však poprvé bylo možné experimentálně potvrdit teorii - vědci se doslova podařilo znovu vytvořit tento tajemný typ hmoty ve své laboratoři..

Je-li obyčejný krystal taková pevná hmota, ve které se struktura opakuje ve vesmíru, ale zůstává nezměněna v čase, dočasný krystal pravidelně mění svou strukturu a v čase, změní a znovu přijme původní strukturu v určitých intervalech. Pokud jsou obvyklé sdružování s krystaly pro většinu lidí diamanty a ametystové kameny, pro teoretické fyziky je to zcela nový typ hmoty..

Pevná hmota, která je nám známa, nemění jeho strukturu v čase - konvenční karbonová diamantová mřížka, známá každému z učebnice školní chemie, zůstává taková, jaká je, a nehýbe se, aniž by jí přinášela energii, byla v rovnováze v základním stavu. V čase krystaly se atomová mřížka opakuje v čase - to znamená, že základní stav takových krystalů je pohyb. Ve skutečnosti je to taková věc, která nikdy není v rovnováze. Kvůli analogii si představte želé, které po tom, co je na něj prstem ukázáno, nekonečně kolísá.

Obrazově řečeno, toto bylo provedeno dvěma nezávislými skupinami vědců - jedním z nich bylo vytvoření středního laserového ozařování, druhé - mikrovlnné. Faktem je, že počáteční teorie, že dočasné krystaly mají dynamickou povahu, mohou existovat v úplně statickém teplotním prostředí, jak argumentoval autor myšlenky Wilczek, podstoupil změny. Teoretici se doposud shodli na nutnosti poprvé provést hnutí. To dokázal Norman Yao z Berkeley University, který jako první napsal podrobné pokyny pro získání dočasného krystalu v laboratoři..

Co přesně experimentátoři dosáhli? Jedna skupina vědců použila laser pro spuštění jednotlivých částic do pohybu (to znamená, že sundá jednotlivé ionty z osy) a na výstupu dostal chaotický pohyb všech částic v řetězci. Druhá skupina vědců, vedená slavným rusko-americkým fyzikem Michailem Lukinem, jednala stejným principem, a to pouze za použití mikrovlnného záření. V obou případech je zajímavé, že v určitých časových intervalech se všechny částice řetězce, které se dříve nacházely v pohybu, vrátily "v řadě", tj. Vzali na svou původní strukturu - tímto způsobem se jim podařilo získat stejnou dobu krystal, jehož struktura se opakovala.

Michail Lukin

Norman Yao také tvrdil, že dočasný krystal může mít různé fáze - jako každá pevná látka. A ačkoli dnes lze jen odhadnout možné použití dočasných krystalů, obecně schopnost pracovat s tímto druhem hmoty může být užitečná v paměti počítačů a šifrovacích technologiích a v porozumění kvantové fyzice. Jedna věc je jistá - experimentální potvrzení existence dočasných krystalů je obrovský průlom ve vědě a může v budoucnu vést k kvalitativně novým technologiím..