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

04. 05. 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.
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Více informací k tématu
Chcete vědět o dalším článku?

Následujte nás na sociálních sítích.

Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Nová metoda na výrobu samostatných fotonů může pomoci ve studiu kvantové fyziky

01. 08. 2018 (novější než zobrazený článek)

Nová metoda na výrobu samostatných fotonů může pomoci ve studiu kvantové fyzikySamostatné fotony se hodí pro studování kvantových efektů nebo fungující kvantový počítač. Jejich příprava však nebyla nikdy snadná, proto vědci uvítali demonstraci nové metody, díky které lze emitovat proud samostatných fotonů. Oproti běžné metodě využívá ta nová polarizovaného laseru, což umožňuje snadnější výrobu většího množství samostatných fotonů. Studie popisující nový postup byla publikována v magazínu Physical Review Letters.

celý článek

Vědci poprvé pozorovali rozpad higgsova bosonu na dva b qarky

11. 07. 2018 (novější než zobrazený článek)

Vědci poprvé pozorovali rozpad higgsova bosonu na dva b qarkyVědci pracující na velkém hadronovém urychlovači částic LHC detekovali rozpad higgsova bosonu na pár b qarků - akce, která byla předpovězena standardním modelem fyziky. Podle modelu by měl rozpad nastávat zhruba v 60 % reakcí, vědcům se ale doteď nedařilo jej detekovat. Higgsův boson byl objeven v roce 2012 a jde o subatomární částici která dává ostatním částicím hmotnost.

Data z teleskopu NuSTAR naznačují, že hvězda Eta Carinae produkuje kosmické záření

06. 07. 2018 (novější než zobrazený článek)

Data z teleskopu NuSTAR naznačují, že hvězda Eta Carinae produkuje kosmické zářeníPodle nové studie vzniká při interakci slunečních větrů dvojice masivních hvězd Eta Carinae rentgenové a gama záření a zároveň také kosmické záření. Podle Kenji Hamaguchiho z Goddardova vesmírného střediska, který je vedoucím autorem této studie, jde o další ze zdrojů kosmického záření vedle supernov. K novým závěrům astrofyzikům pomohla data z vesmírných rentgenových teleskopů NuSTAR a XMM-Newton a teleskopu Fermi, který detekuje gama záření.

celý článek

Až třetina hmoty ve vesmíru se doposud ukrývala, měla by se nacházet v mezigalaktickém prostoru

25. 06. 2018 (novější než zobrazený článek)

Až třetina hmoty ve vesmíru se doposud ukrývala, měla by se nacházet v mezigalaktickém prostoruVesmír se podle pozorování astronomů skládá z temné energie (68 %), temné hmoty (27 %) a běžné (baryonické) hmoty (5 %). Při studiu počátků vesmíru však vědci odhadli množství vytvořené běžné hmoty ve velkém třesku o celou třetinu větší, než kolik dokáží astronomové pozorovat dnešními teleskopy. Podle nové studie se chybějící hmota z počátku vesmíru nachází v mezihvězdném prostoru v řídkých oblacích plynů. Nejde však o temnou hmotu, která je pravděpodobně tvořena zcela jinými, exotickými subatomárními částicemi, ale o hmotu běžnou, která je tvořena baryony, mezi které patří také protony a neutrony.

celý článek

Vědci vypočítali zatím nejpřesněji nukleonovou vazbu, která určuje životnost neutronů

30. 05. 2018 (novější než zobrazený článek)

S pomocí výkonných superpočítačů se vědcům v Lawrence Berkeley National Laboratory podařilo doposud nejpřesněji určit nukleonovou axiální vazbu, která významně ovlivňuje dobu rozpadu neutronu na méně masivní částice. Nukleonová axiální vazba určuje sílu interakce, která zapříčiňuje rozpad neutronů na protony a může tak být využita k předpovězení životnosti neutronu. Výsledky výzkumu byly publikovány v magazínu Nature.

celý článek

Vědci ve Fermilabu mohli poprvé zkoumat jádra atomů pomocí neutrin se známou energií

15. 04. 2018

Neutrina jsou subatomární částice bez elektrického náboje, které reagují s okolní hmotou pouze skrze slabou nukleární sílu. Díky této jejich podstatě jsou zajímavým nástrojem na zkoumání jader atomů, je však velmi obtížné změřit jejich energii, což je při zkoumání kolizí s atomy poměrně důležitá informace. Tento kousek se nyní poprvé podařil vědcům v americké laboratoři Fermilab. V rámci experimentu MiniBooNE použili neutrina, která měla energii přesně 236 MeV.

celý článek

Fyzikům se podařilo poprvé sestavit bizarní molekulu zvanou Rydbergův polaron

08. 03. 2018

Pomocí laserů se americkým a rakouským vědcům podařilo přeskupit velmi chladné atomy stroncia do komplexní struktury, která není v běžném prostředí k vidění - Rydbergova polaronu. "Objevili jsme nový způsob, jakým se atomy sestavují do molekul" říká fyzik Tom Killian z Rice University (USA), který vedl studii publikovanou v magazínu Physical Review Letters. Na teoretických podkladech pro experiment pracovali vědci na Vienna University of Technology a Harvard University.

celý článek