Vědci vytvářejí krystal časoprostoru o velikosti mikrometrů

Krystal je pevná látka, jejíž atomy nebo molekuly jsou pravidelně uspořádány ve specifické struktuře.

Pokud se na to podíváte mikroskopem, můžetedetekovat atom nebo molekulu vždy ve stejných intervalech. Je to podobné jako u časoprostorových krystalů: ve kterých existuje opakující se struktura nejen v prostoru, ale také v čase. Nejmenší součástky jsou neustále v pohybu, dokud se po určité době nevrátí do původního stavu.

Laureát Nobelovy ceny za fyziku za rok 2012Frank Wilczek objevil symetrii hmoty v čase. Je považován za objevitele těchto takzvaných časových krystalů, i když jako teoretik je předpovídal jen hypoteticky. Od té doby několik vědců hledalo materiál, ve kterém je tento jev pozorován. Skutečnost, že časoprostorové krystaly existují, byla poprvé potvrzena v roce 2017. Struktury však byly velké jen několik nanometrů a formovaly se pouze při velmi nízkých teplotách pod –250 ° C. Skutečnost, že vědcům se nyní podařilo zobrazit na videu při pokojové teplotě relativně velké časoprostorové krystaly o velikosti několika mikrometrů, je považována za průkopnickou. Ale také proto, že dokázali ukázat, že jejich časoprostorový krystal magnetů může interagovat s jinými magnony, které s ním kolidují.

„Vzali jsme pravidelně se opakující strukturumagnoni v prostoru a čase, poslali další magnony a ti se nakonec rozptýlili. Tak jsme byli schopni ukázat, že časový krystal může interagovat s jinými kvazičásticemi. Nikdo to zatím nedokázal ukázat přímo v experimentu, natož na videu.“

Nick Traeger, doktorand na Institutu Maxe Plancka pro inteligentní systémy

Ve svém experimentu vědci umístili proužekmagnetický materiál na mikroskopickou anténu, přes kterou vysílali vysokofrekvenční proud. Toto mikrovlnné pole vytvářelo oscilační magnetické pole, zdroj energie, který stimuloval magnony v pásu - kvazičástice s rotující vlnou. Magnetické vlny migrovaly do levého a pravého pruhu a spontánně kondenzovaly do opakujícího se vzoru v prostoru a čase. Na rozdíl od triviálních stojatých vln byl tento vzor vytvořen ještě předtím, než se dvě sbíhající se vlny mohly setkat a protnout. Vzor, který pravidelně mizí a znovu se objevuje sám, musí být kvantovým efektem.

Využívá se také jedinečnost otvorurentgenová kamera, která vám nejen umožňuje vidět vlnová fronta s velmi vysokým rozlišením, které je 20krát lepší než nejlepší světelný mikroskop. Ale dokáže to dokonce rychlostí až 40 miliard snímků za sekundu, stejně jako s extrémně vysokou citlivostí na magnetické jevy.

"Byli jsme schopni ukázat, že takové krystaly."časoprostoru jsou mnohem spolehlivější a rozšířenější, než se očekávalo. Náš krystal kondenzuje při pokojové teplotě a částice s ním mohou interagovat, na rozdíl od izolovaného systému. Navíc dosáhl velikosti, která by mohla být použita k tomu, aby bylo možné něco udělat s tímto magnonovým časoprostorovým krystalem. To by mohlo vést k mnoha potenciálním aplikacím."

Paweł Gruszecki, vědec na Fyzikální fakultě Univerzity Adama Mickiewicze v Poznani

Klasické krystaly mají velmi širokéoblast použití. Nyní, pokud mohou krystaly interagovat nejen v prostoru, ale také v čase, mohou vědci přidat další dimenzi možným aplikacím. Potenciál komunikační technologie, radaru a zobrazovací technologie je obrovský.

Přečtěte si také:

Fyzici vytvořili analogii černé díry a potvrdili Hawkingovu teorii. Kam to vede?

Vědci objevili rychlostní limit v kvantovém světě.

Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí.