Share
Вперше кристали часу - або темпоральні кристали - були передбачені нобелівським лауреатом з фізики Френком Вільчеком не так давно - в 2012 році. Однак в минулому році вперше вдалося підтвердити теорію експериментально - вченим буквально вдалося відтворити цей загадковий вид матерії у себе в лабораторії.
Якщо звичайний кристал - це така форма твердої матерії, у якій структура повторюється в просторі, але залишається незмінною в часі, то темпоральний кристал періодично змінює свою структуру і в часі теж, видозмінюючись і потім знову приймаючи початкову конструкцію через певні інтервали. Якщо звичні асоціації з кристалами для більшості людей - це алмази і аметистові камені, то для теоретичних фізиків це абсолютно новий тип матерії.
Звична нам тверда матерія не змінює своєї структури в часі - умовна вуглецева решітка алмаза, відома всім по шкільному підручнику хімії, залишається такою, яка є, і не рухається без застосування до неї енергії, перебуваючи в рівновазі в своєму основному стані. У кристалів часу же атомна решітка повторюється і в часі - це означає, що основний стан таких кристалів - це рух. Фактично це такий вид матерії, який ніколи не знаходиться в Еквілібріум. Для аналогії уявіть собі желе, яке, після того, як в нього ткнули пальцем, нескінченно коливається.
Образно кажучи, це і вдалося зробити двом незалежним групам вчених - одна використовувала для створення середовища лазерне опромінення, інша - мікрохвильове. Справа в тому, що початкова теорія про те, що темпоральні кристали, що мають динамічну природу, можуть існувати в повністю статичної температурної середовищі, як стверджував автор ідеї Вильчек, зазнала змін. На сьогоднішній день теоретики зійшлися на тому, що необхідно спершу спровокувати рух. Це було доведено Норманом Яо з університету Берклі, який першим розписав докладну інструкцію для отримання тимчасового кристала в лабораторних умовах.
Чого ж саме домоглися експериментатори? Одна група вчених застосовувала лазер для того, щоб запустити в рух окремі частинки (тобто збивала окремі іони з осі) і на виході отримати хаотичний рух всіх частинок в ланцюжку. Друга група вчених, очолювана відомим російсько-американським фізиком Михайлом Лукиним, діяла за тим же принципом, тільки використовувала для цього мікрохвильове випромінювання. В обох випадках цікаво те, що через певні інтервали часу всі частинки в ланцюжку, наведені раніше в рух, поверталися "в ряд", тобто брали свою початкову структуру - таким чином вдалося отримати той самий часовий кристал, чия структура повторювалася в часі.
Михайло Лукін
Норман Яо також стверджував, що у тимчасового кристала можуть бути різні фази - як і у будь-якого твердого речовини. І хоча на сьогоднішній день про можливе застосування тимчасових кристалів можна тільки здогадуватися, в цілому здатність працювати з такого роду матерією може виявитися корисною в технологіях комп'ютерної пам'яті і шифрування і в розумінні квантової фізики. Безперечно одне - експериментальне підтвердження існування тимчасових кристалів є гігантським проривом в науці і може привести до якісно нових технологій в майбутньому.
Legal Technique