CENTRUM.CZ > Techzpravy.cz > dnes, 06:00

Zázrak čtvrtého rozměru: Nový materiál tančí v čase bez přestání

3 min

Sdílet

Fyzici poprvé vytvořili časový krystal viditelný pouhým okem – materiál, jehož struktura se opakuje nejen v prostoru, ale i v čase. Tento fascinující objev může otevřít cestu novým technologiím od kvantových počítačů až po neprolomitelné bezpečnostní systémy.

Zázrak čtvrtého rozměru: Nový materiál tančí v čase bez přestání

Zdroj: Photo by CHUTTERSNAP

Bezpečnost budoucnosti by mohla záviset na materiálech, jejichž pohyb je konstantní a vytváří dynamický vzor, který je téměř nemožné replikovat. To, co se dosud zdálo být konceptem vyhrazeným pro science fiction, se stalo hmatatelnou realitou díky týmu fyziků, kterým se podařilo vyvinout materiál s těmito vlastnostmi, čímž se otevírají dveře autentizačním systémům mnohem komplexnějším než jakýkoli statický hologram.

Základem tohoto průlomu je exotická forma hmoty známá jako časový krystal. Na rozdíl od běžných krystalů, jako je křemen nebo jedno zrnko soli, jejichž atomová struktura se opakuje v prostoru, časové krystaly přidávají k této symetrii čtvrtý rozměr. Jejich zvláštnost spočívá v tom, že se jejich struktura opakuje také v čase, s autonomním a periodickým vzorcem pohybu. Takové objevy jsou součástí nové éry fyziky, kdy jsou paradigmata neustále zpochybňována, podobně jako by magické číslo mohlo přepsat jadernou vědu, jak ji známe.

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

Mohlo by vás zajímat: Umělá inteligence se chová jako živý tvor. A vědci z toho mají radost

V tomto smyslu sice existenci těchto krystalů teoreticky postuloval nositel Nobelovy ceny Frank Wilczek v roce 2012 a v roce 2016 ji potvrdil v laboratořích, ale všechny předchozí příklady byly mikroskopické. Aktuálním milníkem je, že se podařilo vytvořit první, který je viditelný pouhým okem, což je úspěch, který mění kvantovou kuriozitu v pozorovatelný objekt, jak bylo zveřejněno na webu Science Alert. Výsledkem je fascinující sled vlnících se barevných pruhů, které se neustále mění.

Z televizních obrazovek do laboratoře

Vědci k dosažení tohoto úspěchu použili tekuté krystaly, kapalné krystaly a další materiály z běžného života. Vědci použili tekuté krystaly, stejné, jaké se nacházejí v obrazovkách mobilních telefonů a televizorů. Mechanismus se aktivuje osvětlením fotoreaktivního barviva smíchaného se sklem, které pohlcuje světlo a vyvíjí na molekuly mírný, ale stálý tlak, čímž spouští cyklus pohybu, který se opakuje donekonečna.

Na druhou stranu jednou z nejdůležitějších vlastností tohoto nového materiálu je jeho robustnost. Vlnový vzor vykazuje pozoruhodnou stabilitu v průběhu hodin a zachovává si svůj rytmus i při měnících se světelných a teplotních podmínkách prostředí. Právě tato odolnost z něj činí kandidáta s obrovským potenciálem pro vývoj budoucích technologických aplikací, který jej posouvá od pouhého laboratorního experimentu. Zvládnutí těchto exotických forem hmoty je jednou z velkých výzev dneška, v níž se rovněž dosahuje pokroku, neboť vědci jsou na pokraji lovu temné hmoty stejně překvapivými metodami.

Důsledky objevu pro vědu a výzkum

Vytvoření lidským okem viditelných časových krystalů navíc otevírá řadu možností v oblasti kvantových počítačů. Tyto krystaly by mohly být využity k vývoji účinnějších a bezpečnějších systémů pro ukládání informací, a to díky své schopnosti udržovat stabilní stav v čase. To má zásadní význam v oblasti kvantové výpočetní techniky, kde je pro zpracování informací nezbytná koherence kvantových stavů.

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

Tento výzkum, jehož výsledky podpořil prestižní časopis Nature Materials, představuje obrovský krok vpřed v oblasti manipulace s hmotou. Kromě boje proti padělání by jeho vlastnosti mohly být klíčové pro vývoj nových optických a komunikačních technologií, což dokazuje, že pochopení základních fyzikálních principů nadále otevírá dříve nepředstavitelné cesty.

Tento průlom také vyvolává fascinující otázky o povaze času a prostoru. Časové krystaly zpochybňují naše tradiční chápání těchto dimenzí a naznačují, že čas může mít podobnou strukturu jako prostor. Tento koncept by mohl způsobit převrat v našem chápání vesmíru a otevřít nové cesty výzkumu v teoretické fyzice.