Časové krystaly existují ve čtyřech dimenzích. Vědci je poprvé objevili mezi běžnými krystaly

4. 5. 2018
Částicová fyzika Kvantová fyzika

Fyzikům z Yale University se podařilo vyrobit časové krystaly - specifickou formu hmoty, která se kromě prostorových dimenzí definuje také v dimenzi časové. Na rozdíl od běžných krystalů, jejichž atomární struktura se periodicky opakuje v prostoru a v čase je neměnná, se u časových krystalů opakuje také v čase. Jde o teprve druhý experiment, který pozoroval oddělené časové krystaly (Discrete Time Crystals - DTC) v pevném skupenství. Výsledky výzkumu byly publikovány ve dvojici vědeckých studií v magazínech Physical Review Letters a Physical Review B.



Běžné krystaly (například krystaly soli nebo qartzové krystaly) jsou příkladem třídimenzionálních, uspořádaných krystalů, jejichž atomy jsou sestaveny do pravidelné mřížky. Časové krystaly, poprvé popsané teprve v roce 2012 a pozorované o pět let později, jsou odlišné - jejich atomy mají periodický spin v jednom a následně druhém směru. Jsou tedy proměnlivé v čase a dostávají tak kromě tří prostorových dimenzí i čtvrtou časovou.

Krystaly vytvořené týmem vedeným Jaredem Rovnym a Seanem Barrettem se skládají z monoamonia fosfátu (monoammonium phosphate, MAP). Tyto krystaly lze vyrobit tak jednoduše, že jsou často součástí chemických experimentů pro studenty. Vědci ani nepředpokládali, že je v této sloučenině naleznou, protože očekávali, že se časové krystaly budou formovat spíše v krystalech s větší mírou neuspořádání. 

Podle vědců by časové krystaly mohly vést k vylepšení atomických hodin, gyroskopů, magnetometrů, nebo třeba kvantových technologií.


Historie výzkumu časových krystalů

2012 Frank Wilczek z MIT poprvé navrhuje existenci časových krystalů. 2014 Krzysztof Sacha z Jagiellonian University v Krakowě předpověděl chování oddělených časových krystalů (DTC). 2016 Norman Yao (Berkeley University) přišel s postupem na výrobu časových krystalů a úzce spolupracoval s vědci na univerzitách v Harvardu a Marylandu. 2017 Christopher Monroe (University of Maryland) vytvořil první časové krystaly na světě pomocí iontů Yterbia Mikhail Lukin (Harvard University) vytvořil časové krystaly se zcela jiným přístupem: vyrobili je v diamantu s vysokou koncentrací dusíkovovo-vacancy center.
Více informací k tématu
Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu:

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Nová studie odhaluje nové elektronové skupenství hmoty

20. 2. 2020 (novější než zobrazený článek)

Tým vědců vedený Megan Briggemanovou publikoval v magazínu Science studii, která se zaměřuje na jednodimenzionální vodivost, při které elektrony putují vodivým materiálem ve skupině namísto samostatně. Dochází tak k tzv. balistické vodivosti, při které skupiny elektronů cestují v jednom směru bez rozptylu. V takové situaci materiál nevydává při vedení proudu žádné teplo.

celý článek

Vědci možná pozorovali projev páté základní síly, mohla by pomoci vysvětlit temnou hmotu

26. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Dnes jsou známy čtyři základní přírodní síly, které stojí za veškerými interakcemi mezi částicemi a poli v přírodě. Patří mezi ně silná a slabá jaderná síla, gravitace a elektromagnetická síla. Vědci nyní pozorovali v atomu helia jev, který nedokáží přisoudit ani jedné z nich, mohlo by jít o projev páté základní interakce a jejím nositelem by mohla být temná hmota.

celý článek

Fyzikální experiment s ultrarychlým laserem odhalil doposud neznámé skupenství hmoty

24. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

S narůstající energií dochází v materiálech k poklesu uspořádanosti jejich vnitřní struktury. Nové pokusy s vlnou hustoty náboje (charge density wave, CDW) však ukazují, že za určitých podmínek lze dosáhnout opačného výsledku: laserové pulzy ve speciálním materiálu vytváří vysoce organizovanou strukturu.

celý článek

Nový způsob měření gravitace: pomocí poletujících atomů a laserů

18. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nový způsob měření gravitace: pomocí poletujících atomů a laserůTým vědců z University of California, Berkeley našel nový způsob na měření gravitace - sledováním rozdílů v atomech, které jsou udržovány ve vzduchu za pomoci laseru. Nová metoda by mohla přinést mnohá nová využití napříč obory, zejména díky přenositelnosti zařízení. Výsledky výzkumu byly publikovány v magazínu Science.

celý článek

Nové měření zpřesnilo velikost protonu, je o něco menší než se dříve myslelo

9. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědcům z Thomas Jefferson National Accelerator Facility se podařilo změřit velikost protonu, jednoho ze základních stavebních kamenů atomů. Podle jejich měření má proton poloměr 0,831 fm, což je o něco méně než předchozí nejpřesnější hodnota 0,88 fm. Výsledky výzkumu prováděného metodou elektronového rozptylu byly publikovány v magazínu Nature.

celý článek

Rekord ve zrychlení elektronů v urychlovači částic: z nuly na 7,8 GeV

29. 10. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědcům z Lawrence Berkeley National Laboratory v USA se podařilo zlomit dosavadní rekord v urychlení subatomárních částic. Na pouhých 20 centimetrech zvýšili energii proudu elektronů z 0 na 7,8 GeV, čímž překonali svůj vlastní rekord z roku 2014 téměř dvojnásobně. Předchozí rekord byl 4,2 GeV na devíti centimetrech.

celý článek

Vědci spojili světlo a hmotu, aby vytvořili částice s novými vlastnostmi

5. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Každý druh atomu má unikátní vlastnosti, mezi ně patří i to, že absorbuje nebo emituje světlo pouze určitých energií, které odpovídají možným orbitalům jeho elektronů (největší pravděpodobnost výskytu elektronu kolem jádra atomu). To umožňuje vědcům identifikaci takových atomů, protože toto chování je stejné ve vzdáleném vesmíru i na Zemi. Vědci z University of Chicago nyní vytvořili nové hybridní částice, které vykazují nové typy chování.

celý článek