Naujų laiko kristalų atradimas
Neseniai dviejose naujose vietose pasirodė keista materijos forma, vadinama laiko kristalu. Mokslininkai sukūrė tokį kristalą monoamonio fosfate, kaip pranešta gegužės mėnesio „Physical Review Letters“ numeryje, o kita grupė sukūrė jį skystoje terpėje, kurioje yra žvaigždės formos dalelių, šis leidinys pasirodė „Physical Review“.
Skirtingai nuo kitų gerai žinomų pavyzdžių, laiko kristalas iš monoamonio fosfato, jis buvo pagamintas iš kietos medžiagos su tvarkinga fizine struktūra, t.y. tradicinis krištolas. Likusios medžiagos, iš kurių iki šiol buvo formuojami laiko kristalai, buvo netvarkingos. Mokslininkai pirmą kartą sukūrė laiko kristalus 2016 m. Vienas jų buvo pagamintas iš deimanto su defektais, kitas – naudojant iterio jonų grandinę.
Įprasti kristalai, tokie kaip druska ir kvarcas, yra trimačių, tvarkingų erdvinių kristalų pavyzdžiai. Jų atomai sudaro pasikartojančią sistemą, žinomą mokslininkams dešimtmečius. Laiko kristalai yra skirtingi. Jų atomai periodiškai vibruoja pirmiausia viena, o paskui kita kryptimi, sužadinami pulsuojančios magnetinės jėgos (rezonanso). Tai vadinama "varnele".
Tikėjimas laiko kristale yra tam tikrame dažnyje, nors sąveikaujantys impulsai turi skirtingą rezonansą. Pavyzdžiui, viename iš praėjusių metų eksperimentų tirtų laiko kristalų atomai sukosi tik pusės juos veikiančio magnetinio lauko pulsacijų dažniu.
Mokslininkai teigia, kad laiko kristalų supratimas gali padėti patobulinti atominius laikrodžius, giroskopus ir magnetometrus bei padėti sukurti kvantinę technologiją. JAV gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra (DARPA) paskelbė finansavimą vieno keisčiausių pastarųjų metų mokslo atradimų tyrimams.
- Gizmodo sakė DARPA programos vadovas, Dr Rosa Alehanda Lukašev. Šių tyrimų detalės yra konfidencialios, sakė ji. Galima tik daryti išvadą, kad tai naujos kartos atominiai laikrodžiai, patogesni ir stabilesni nei šiuo metu naudojami kompleksiniai laboratoriniai įrenginiai. Kaip žinote, tokie laikmačiai naudojami daugelyje svarbių karinių sistemų, įskaitant, pavyzdžiui, GPS.
Nobelio premijos laureatas Frankas Vilčekas
Prieš tai, kai kristalai iš tikrųjų buvo atrasti, jie buvo sukurti teoriškai. Prieš keletą metų jį išrado amerikietis, Nobelio premijos laureatas. Frankas Vilčekas. Trumpai tariant, jo idėja yra sulaužyti simetriją, kaip ir fazių perėjimų atveju. Tačiau teoriniuose laiko kristaluose simetrija trūktų ne tik trijose erdvinėse, bet ir ketvirtosiose – laike. Pagal Wilczeko teoriją, laikinieji kristalai turi pasikartojančią struktūrą ne tik erdvėje, bet ir laike. Problema ta, kad tai reiškia atomų vibraciją kristalinėje gardelėje, t.y. judėjimas be maitinimoką fizikai laikė neįmanomu ir neįmanomu.
Nors mes vis dar nežinome kristalų, kurių norėjo garsusis teoretikas, ir tikriausiai niekada nežinome, 2016 m. Merilendo ir Harvardo universitetų fizikai sukonstravo „nepertraukiamus“ (arba atskirus) laiko kristalus. Tai yra atomų arba jonų sistemos, demonstruojančios kolektyvinį ir ciklinį judėjimą, elgiasi kaip anksčiau nežinoma nauja materijos būsena, atspari menkiausioms perturbacijoms.
Nors ir ne taip neįprasta, kaip prof. Wilczek, naujai atrasti laiko kristalai yra pakankamai įdomūs, kad pritrauktų karinį susidomėjimą. Ir tai atrodo pakankamai reikšminga.
