NV: Časové krystaly – začátek nových časů?

články rubriky Nová věda jsou přístupné pouze čtenářům kategorie GOLD. Děkujeme za pochopení.

Článek Dr. Amiry Val Bakerové, astrofyzičky, vědecké pracovnice Nadace pro rezonanční vědu.

Ze všech vědeckofantasticky znějících názvů, které se v posledních letech objevily, snad žádný není tak záhadný nebo zdánlivě fiktivní jako časové krystaly. Název evokuje něco mezi Návratem do budoucnosti a Donniem Darko a skutečnost je možná ještě bláznivější než oba tyto filmy.

Dvě různé skupiny vědců nedávno oznámily, že pozorovaly časové krystaly, což dodává důvěryhodnost myšlence, že tento teoretický stav hmoty mohou lidé skutečně vytvořit a pozorovat. A skutečně, časové krystaly lze vypěstovat v dětském pokoji.

K tomu, aby časové krystaly dosáhly svého plného potenciálu, je však zapotřebí jaderných senzorů a laserů, které je následně měří a pozorují. Tato kombinace dramatických vědeckých termínů a šokujícím způsobem jednoduchých objektů je skvělou analogií pro časové krystaly jako celek.

Přečtěte si, co jsou zač a jak mohou ovlivnit náš život.

CO JSOU TO ČASOVÉ KRYSTALY?

Časové krystaly jsou systémy atomů, které se uspořádávají v čase stejně, jako krystalizují tradičnější pevné látky v prostoru. Pro případ, že by váš mozek nebyl dostatečně pokřivený při snaze zjistit, co to znamená, dvě skupiny vědců vytvořily radikálně odlišné struktury, které obě spadají pod označení „časové krystaly“.

Tato uspořádání atomů nejsou portály pro cestování v čase ani nekonečné Rube Goldbergovy stroje, ale spíše příchod zcela nového stavu hmoty – nezávislého na známých pevných látkách, kapalinách a plynech, které tvoří náš známý vesmír.

Teoretický fyzik Frank Wilczek z MIT poprvé navrhl myšlenku časových krystalů v roce 2012 a vyslovil domněnku, že pokud se vlastnosti mění spíše v čase než v prostoru, může to vést k vytvoření nových stavů hmoty. O necelých šest let později vytvořily dvě skupiny vědců krystaly, které zřejmě mají podobné vlastnosti, jaké navrhl.
VÁŽNĚ, CO TO ZNAMENÁ?

Fyzikální zákony se točí kolem symetrií, což jsou momenty, kdy akce vytváří stejnou reakci bez ohledu na prostředí. To je základní newtonovská fyzika a jeden ze základních zákonů toho, jak vnímáme vesmír. Hořící poleno vytvoří měřitelné množství tepla na základě množství dostupné hmoty, míč narážející do zdi se od ní odrazí stejnou silou, jakou do ní narazil – mínus ztráty na rozptyl, které by se daly měřit v teple.

Wilczka zajímalo, zda by molekuly mohly porušit tradiční symetrii přeloženou v čase, která upravuje zákony zodpovědné za vytváření krystalů. Tradiční krystaly, jako je sůl a křemen, jsou trojrozměrné, prostorově uspořádané krystaly. Jejich atomy jsou uspořádány v předvídatelném, opakujícím se systému.

Naproti tomu časové krystaly jsou na atomární úrovni odlišné. Jejich atomy se periodicky otáčejí a mění směr podle toho, jak je nějaká pulzující síla převrací. Časové krystaly doslova „tikají“ jako staré dědečkovy hodiny a jejich atomy se otáčejí s konstantní periodickou frekvencí.

Proto se jim ale neříká časové krystaly – název pochází ze skutečnosti, že se atomová struktura krystalů opakuje v čase, a proto se zdá, že oscilují s určitou frekvencí. Časové krystaly nikdy nenaleznou rovnováhu tak, jak to dělá diamant nebo rubín, a proto jsou nyní považovány za jeden z mála vědcům známých příkladů nerovnovážné hmoty.

ČASOVÉ KRYSTALY V REÁLNÉM SVĚTĚ

Pravděpodobně vás zajímá, jak časové krystaly vypadají, zda byste nějaký poznali, kdybyste ho viděli, a k čemu přesně nám budou. Nejdůležitější je pochopit, že časové krystaly v zásadě existují pouze v omezených laboratorních podmínkách, zejména když je vědci pošťouchnou a uvedou jejich oscilace do pohybu.

Jakmile se jednou rozkmitají, zdá se, že časové krystaly budou kmitat donekonečna. A v experimentu harvardské skupiny vznikl krystal, který po aktivaci v důsledku svého periodického energetického dozvuku zářil.

Tým z Yale, který časové krystaly objevil, je nalezl v překvapivém souboru látek – krystalech monoamoniumfosfátu (MAP). Tyto krystaly se pozoruhodně snadno pěstují a jsou často součástí dětských sad na pěstování vlastních krystalů.

Student měl v laboratoři krystaly MAP pro jiný experiment, když se tým pro časové krystaly rozhodl hledat signaturu diskrétního časového krystalu pomocí jaderné magnetické rezonance. Vědec Sean Barrett z Yale Research nevesele shrnul: „Naše práce naznačuje, že signaturu DTC by bylo možné v zásadě nalézt pohledem do dětské sady na pěstování krystalů.“

Tento objev časových krystalů na jednoduchém a divoce nečekaném místě vyvolává zásadní otázky o tom, jak časové krystaly vznikají a jaké stavy hmoty mohou existovat v čase v rámci stávající pozorované hmoty v prostoru. Šíře a bohatství fází hmoty ve vesmíru je zřejmě ještě větší, než jsme si dosud mysleli.

A tyto fáze, které sice nejsou pozorovatelné tradičními pěti smysly, ale jsou šokujícím způsobem patrné při měření pomocí nástrojů, které dokáží vnímat oscilace atomů, by mohly být mnohem častější, než si Wilczek kdy představoval, když svou teorii poprvé navrhl.

Přidáním laserových nebo mikrovlnných pulzů ke zdánlivě pevným objektům můžeme tyto neustálé oscilace v atomární hmotě objevit v celém vesmíru a některé formy časových krystalů by mohly být snadno dramatičtější než ty, které byly dosud pozorovány.

BUDOUCÍ APLIKACE

Vědci se domnívají, že studium časových krystalů a zpřesnění našeho porozumění jim umožní průlom ve výkonu a přesnosti atomových hodin, gyroskopů a magnetometrů, stejně jako další vývoj ve způsobu konstrukce potenciálních kvantových technologií.

Příslib využití stabilních kvantových systémů při mnohem vyšších provozních teplotách, než jakých jsme schopni dosáhnout v současné době, by mohl být posledním impulsem potřebným k tomu, aby se kvantové počítače staly realitou – což je opravdu velká věc. Americké ministerstvo obrany vyhlásilo program financování, jehož cílem je prozkoumat další potenciální aplikace časových krystalů, protože kvantová výpočetní technika je jedním z nejslibnějších technologických horizontů v počítačovém věku.

Objev časových krystalů také vyžaduje přehodnocení některých stávajících teorií a chápání, protože zřejmě naznačuje, že existují fáze hmoty mimo oblast toho, čemu v současnosti rozumíme. Existují některé potenciální aplikace časových krystalů, které jsou ještě více sci-fi, než naznačuje jejich název, ale na rozdíl od mnoha takových futuristicky znějících objevů časové krystaly již existují ve více než jedné podobě a byly potvrzeny v recenzovaných studiích několika univerzitních výzkumných týmů.

ZÁVĚR

Ano, časové krystaly znějí jako něco přímo ze sci-fi románu. Čím více však chápeme, jak fungují, tím více začínáme chápat, jak velký potenciál mají.

Vzhledem k tomu, že se začínáme blížit omezením, pokud jde o počet tranzistorů, které lze fyzicky umístit do mikročipu, mohou být časové krystaly řešením, které otevře radikálně nové metody výpočetní techniky.

Je jasné, že čím více se díváme do „křišťálové koule“ časových krystalů, tím slibnější se zdá být budoucnost.

Autor: Mgr: Anna Kučírková, hostující autorka

zdroj, translation via deepl and deepm
Tento článek byl zveřejněn také na https://www.iqsdirectory.com/resources/time-crystals-a-new-form-of-matter-that-could-change-everything/