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

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

Vědci vytvořili zcela novou formu světla, má tři fotony v jedné částici

19. 02. 2018

Vědci vytvořili zcela novou formu světla, má tři fotony v jedné částiciVědcům se v experimentu podařilo prokázat novou formu světla, kdy se jednotlivé fotony vážou do trojic. Vytvořené trojfotony tvoří základ doposud neprobádané fotonické hmoty, která zatím nebyla pozorována ani v přírodě, ani v experimentech. Tento úspěch by mohl vést k použití fotonů v kvantových výpočtech, nebo dalším, doteď netušeným, možnostem. Výsledky týmu vědců z MIT, Harvard University a dalších institucí vedeném Vladanem Vuletićem a Mikhailem Lukinem byly publikovány v únorovém čísle magazínu Science.

celý článek

Experimenty s intenzivními lasery poskytují první důkazy, že pomocí světla lze zastavit elektrony

12. 02. 2018

Ozařováním elektronů ultra-intenzivním laserem se vědcům podařilo překročit hranice běžné fyziky a přiblížit se kvantovým efektům. Když světlo dopadá na nějaký objekt, část záření se od něj odráží, pokud se však objekt pohybuje velmi rychle a světlo je velmi intenzivní, začnou se dít podivné věci. Například elektrony se mohou natolik rozvibrovat, že zpomalí, protože vibrace spotřebují velké množství energie. Podobný efekt vědci předpokládají také například u černých děr. Týmu na Imperial College London se podařilo provést tuto reakci poprvé v laboratorních podmínkách, výsledky jejich práce byly publikovány v magazínu Physical Review X.

celý článek

Tři typy vysokoenergetických částic z vesmíru mají stejný původ - v aktivních jádrech galaxií

24. 01. 2018

Tři typy vysokoenergetických částic z vesmíru mají stejný původ - v aktivních jádrech galaxiíVědcům z Pennsylvania State University a University of Maryland se podařilo vysvětlit původ hned tří typů subatomárních částic, které k nám přicházejí z vesmíru. Jde o vysokoenergetická neutrina, extrémně energetické kosmické záření a vysokoenergetické gama záření. Všechny tři pravděpodobně pocházejí ze supermasivních černých děr, konkrétně z proudů radiace, které vycházejí z jejich pólů. Výsledky výzkumu byly v lednu publikovány v magazínu Nature Physics.

celý článek

Vědcům se podařilo prokázat nové skupenství hmoty - excitonium

10. 12. 2017

Vědcům se podařilo prokázat nové skupenství hmoty - excitoniumSkupenství hmoty excitonium bylo teoreticky předpovězeno už v 70. letech a jeho existence byla pozorována nepřímými důkazy, jde o tzv. Boseho-Einsteinův kondenzát tvořený excitony. Týmu vědců pod vedením profesora Petera Abbamonteho se nyní podařilo přijít s novými důkazy, které existenci excitonia jasně prokazují. Pomohla jim k tomu nová technika nazývaná M-EELS (Momentum-resolved Electron Energy-Loss Spectroscopy), kterou si sami vyvinuli pro měření nízkoenergetických bosonů. Výsledky výzkumu byly publikovány ve vědeckém magazínu Science v prosinci.

celý článek

Měření observatoře na jižním pólu ukazují, že Země absorbuje energetická neutrina

26. 11. 2017

Podle studie publikované v listopadovém vydání magazínu Nature jsou neutrina na své cestě absorbovaná v naší planetě. Aturoři studie tak usuzují z měření částicového detektoru IceCube umístěného nedaleko jižního pólu. Neutrina jsou subatomární částice, které procházejí v obrovských množstvích veškerou hmotou, u těch vysoce energetických však dochází k interakcím s protony a neutrony. Pozorované chování neutrin odpovídá předpovědím standardního modelu částicové fyziky.

celý článek