Nový druh hmoty – časové kryštály

Add Comment

Dva vedecké tímy nezávislod seba odlišnými postupmi vytvorilpredpovedané časové kryštály. Tie by sa mohli st základom počítačových pamävyužiteľných v kvantových počítačoch.

V bežných kryštáloch se pravidelne opakuje atómová štruktúra, teda ich atómy sú usporiadané v kryštalickej mriežke. Okrem nich existujú aj kvázikryštály nepasujúce do žiadnej zo siedmych kryštalografických sústav, ktoré objavil v roku 1982 Dan Šechtman z izraelskej univerzity Technion. Odtiaľ ho však čoskoro prepustili (a jeho objavu sa vysmievali), pretože difrakčný obrazec v mikroskope sa podobal na maurské a perzské vzory z Alhambry a Imámovej mešity v Isfaháne. Napokon však existenciu kvázikryštálov oficiálna veda uznala a v roku 2011 Šechtman dostal Nobelovu cenu za chémiu. Narušená periodicita kvázikryštálov sa vysvetľuje ako dôsledok priemetu viacrozmernej periodicity do troch rozmerov (najjednoduchšie kvázikryštály sú periodické už v štyroch priestorových rozmeroch).

Časové (tiež časopriestorové) kryštály sú štruktúry periodické aj v čase. Sú vlastne rozšírením kryštálov do štyroch rozmerov časopriestoru, kde je štvrtým rozmerom čas. Predpovedal ich držiteľ Nobelovej ceny za fyziku Frank Wilczek z MIT v roku 2012. Podľa neho by mohli existovať štruktúry, v ktorých sa odohrávajú periodické oscilácie v stave s nulovou energiou. Wilczek neskôr vymyslel aj mechanizmus počítacieho stroja, ktorý by časové kryštály využíval.

Teória kvantových časových kryštálov si získala priaznivcov aj odporcov. V roku 2013 to už vyzeralo, že zrejme nemôžu existovať. Wilczek uvažoval o rotujúcich solitónoch (izolovaných vlnách, ktoré si pri rovnakej rýchlosti pohybu udržujú svoj tvar) v stave s nulovou energiou. Podľa Patricka Bruna z European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) vo francúzskom Grenobli, dlhodobo popierajúceho existenciu spontánnej rotácie v stave s nulovou energiou, však tieto solitóny existujú v stave s vyššou energiou a systém s rotačným pohybom v stave s nulovou energiou môže vyžarovať energiu vo forme elektromagnetických vĺn. Navyše snaha rozhýbať Wilczekom navrhnuté časové kryštály v magnetickom poli je vraj beznádejná. Bruno však priznal, že môže existovať nové, prekvapivé riešenie, ktoré by existenciu časových kryštálov pripustilo.

V minulom roku publikovali dve štúdie teoretických fyzikov z Princetonu a Kalifornskej univerzity v Santa Barbare, ktoré nezávisle potvrdili, že časové kryštály možno vytvoriť. Pred dvoma týždňami napokon karentovaný časopis Physical Review Letters publikoval online článok tímu Normana Yaa z Kalifornskej univerzity v Berkeley. Popisuje ako možno časový kryštál vyrobiť, zmerať a ako bude vyzerať. Yao ešte predtým poslal svoj článok dvom nezávislým tímom fyzikov – z Marylandskej univerzity a z Harvardu.

Tím z Harvardu vytvoril časové kryštály z husto usporiadaných dusíkovo-dierových centier v diamant(sú to poruchy v diamante, keď dva atómy uhlíka z kryštálovej mriežky nahradené atómom dusíka a prázdnym miestom). Na Marylandskej univerzite zasa vyrobili časové kryštály z reťazc10 iónov yterbia, ktorých elektrónové spiny medzi sebou interagujú podobne ako systémy qubitov vo vyvíjaných kvantových počítačoch. Na to, aby udržali ióny v nerovnovážnom stave, ich fyzici striedavo ožarujú dvomi lasermi. Jedným vytvárajú efektívne magnetické pole a druhým čiastočne prevracajú spiny atómov. Ióny yterbia oscilujú s dvojnásobnou periódou oproti perióde spúšťacích impulzov, čo sa v bežnom systéme nestáva. Doktor Yao tvrdí, že oscilácia s dlhšou periódou akú má spúšťací impulz je zásadnou vlastnosťou časových kryštálov.

Oba vytvorené typčasových kryštálov sú dôkazmi existencie doteraz len predpokladanej nerovnovážnej hmoty. Špekuluje sa aj o tom, že štruktúry s časovými kryštálmi by mohli pr tepelnú smrť vesmíru, pri ktorej sa podľa teórie má vo vesmíre vyčerpať všetka využiteľná energia. Podobne ako v prípade kvázikryštálov, aj niektoré reakcie na objav časových kryštálov potvrdzujú zotrvačnosť vedeckého myslenia (hoci s ultramodernou terminológiou), keď v komentári k článku o tomto objave na sci-news.com píšu, že to pôsobí ako falošné správy.

Zdroje: Staronové kvázikryštály (Quark 5/2013), osel.cz/9218, osel.cz/7080, sci-news.com

Vyhlásenie: Názory autora sa nemusia zhodovať s názormi vydavateľstva Sofian, s.r.o. Zodpovednosť za obsah tohto článku nesie výhradne jeho autor. Vydavateľstvo Sofian, s.r.o. nie je zodpovedné za akékoľvek prípadné nepresné či nesprávne informácie v tomto článku. Sofian, s.r.o. dáva súhlas na zdieľanie našich pôvodných článkov na ďalších nekomerčných internetových stránkach, ak nebude zmenený ich text a názov. Pri zdieľanom článku musí byť uverejnený zdroj a autor. Ak chcete články z nášho webu publikovať v tlači či inými formami, vrátane komerčných internetových stránok, kontaktujte redakciu na zemavek@zemavek.sk.

UPOZORNENIE
Vážení čitatelia – diskutéri. Podľa zákonov Slovenskej republiky sme povinní na požiadanie orgánov činných v trestnom konaní poskytnúť im všetky informácie zozbierané o vás systémom (IP adresu, mail, vaše príspevky atď.) Prosíme vás preto, aby ste do diskusie na našej stránke nevkladali také komentáre, ktoré by mohli naplniť skutkovú podstatu niektorého trestného činu uvedeného v Trestnom zákone. Najmä, aby ste nezverejňovali príspevky rasistické, podnecujúce k násiliu alebo nenávisti na základe pohlavia, rasy, farby pleti, jazyka, viery a náboženstva, politického či iného zmýšľania, národného alebo sociálneho pôvodu, príslušnosti k národnosti alebo k etnickej skupine a podobne.

 

Viktor Memfer
Získal doktorát z jadrovej a subjadrovej fyziky na Fyzikálnom ústave SAV v Bratislave. Publikoval zbierku básní v próze Kacír v čižmách (Ars Poetica, 2007), preložil do češtiny knihu Martina W. Balla (Bůh v těle, Eugenika).

Pridaj komentár

& Časopis