Domů     Časový krystal: K čemu je dobrý a proč jsou jím vědci posedlí?
Časový krystal: K čemu je dobrý a proč jsou jím vědci posedlí?
28.4.2023

Než experimenty prokázaly správnost některých předpovědí teoretické fyziky, jako jsou třeba Einsteinovy gravitační vlny nebo Higgsův boson, trvalo to celá desetiletí.

Ale co se týká časového krystalu, podařilo se ho vytvořit během pouhých pěti let od chvíle, kdy se o něm poprvé začalo mluvit.

Krystaly si na finské univerzitě oblíbili: tento vytvořili studenti pro výstavu. Foto: Aalto University/Mikko Raskinen
Krystaly si na finské univerzitě oblíbili: tento vytvořili studenti pro výstavu. Foto: Aalto University/Mikko Raskinen

Můžeme celou věc vzít pěkně popořádku. Hmota je tvořena základními stavebními prvky, kterými jsou atomy. Atomy tvoří buď krystalickou mřížku u pevných skupenství, nebo se shlukují do molekul u kapalných a plynných skupenství.

Pokud se podíváme na jakýkoliv standardní krystal, jako je diamant, smaragd nebo třeba zrnko soli, pak jsou jeho atomy uspořádány v opakujících se vzorcích v prostoru.

U časového krystalu je to jinak.

Vzhůru do čtvrté dimenze!

Prostor má tři dimenze, kterými jsou hloubka, výška a šířka a čtvrtou dimenzí je čas. Fyziky zajímalo, jestli by bylo možné vytvářet periodické struktury krystalů ve všech čtyřech dimenzích, tedy rozšířit je do časoprostoru. Zjednodušeně řečeno:

zatímco konvenční přírodní krystaly mají strukturní vzor, který se opakuje v prostoru, v časovém krystalu hodlali vědci zopakovat vzor i v čase.

Časové krystaly jsou přitom poměrně novou myšlenkou, poprvé s touto teorií přišel americký nositel Nobelovy ceny za fyziku Franck Wilczek (*1951) v roce 2012. Ne všichni jeho kolegové však tuto hypotézu přijali a mnozí přitom upozornili na mnohé možné limity s tím, že časový krystal nemůže fyzicky existovat.

Ale našlo se dost příznivců Wilzcekovy hypotézy, kteří se odhodlaně pokusili najít mezery.

Bez podobně složitých zařízení se tvorba časových krystalů zkrátka a dobře neobejde. Foto: Aalto University/Mikko Raskinen
Bez podobně složitých zařízení se tvorba časových krystalů zkrátka a dobře neobejde. Foto: Aalto University/Mikko Raskinen

Rychlá cesta vpřed

V roce 2016 se expertům z americké University of Maryland podařilo vyrobit časový krystal díky atomům ytterbia za pomoci laseru. Po tomto prvotním úspěchu následovala řada dalších pokusů.

Novým milníkem byl experiment, který se odehrál o 5 let později po úspěchu vědců z Marylandu.

Tehdy se vědeckému týmu, složenému z fyziků z několika celosvětově respektovaných institucí, podařilo díky kvantovému počítači vyrobit časový krystal větší než byl kterýkoliv předtím a také mnohem stabilnější.

Ještě o krok dále se v loňském roce dostal mezinárodní výzkumný tým, který provedl experiment na finské univerzitě Aalto-yliopisto v Helsinkách.

Podařilo se jim spojit dva časové krystaly ochlazením helia-3 (izotop helia) na zhruba jednu desetitisícinu stupně z absolutní nuly (-273,15 °C). Interakce krystalů přitom probíhala po rekordní dobu.

„Finům“ se podařilo spojit dva časové krystaly ochlazením helia-3 (izotop helia) na zhruba jednu desetitisícinu stupně z absolutní nuly (-273,15 °C). Foto: Aalto University/Mikko Raskinen
„Finům“ se podařilo spojit dva časové krystaly ochlazením helia-3 (izotop helia) na zhruba jednu desetitisícinu stupně z absolutní nuly (-273,15 °C). Foto: Aalto University/Mikko Raskinen

Výsledek, který předčil očekávání

A letos na jaře přišel jiný mezinárodní tým výzkumníků s výsledky experimentu, který se uskutečnil na půdě stejné univerzity. Vědci vytvořili fotonické časové krystaly, které jsou časovými analogy konvenčních optických materiálů.

Výzkum takovýchto krystalů se dosud zaměřoval na trojrozměrné struktury, nyní byl poprvé vytvořen dvourozměrný fotonický časový krystal. Tyto krystaly mohou zesilovat elektromagnetické vlny.

I když se původně uvažovalo o časových krystalech zejména jako o významné součásti nové generace kvantových počítačů, ve světle aktuálních poznatků by mohly najít potenciální využití v různých technologiích, včetně bezdrátové komunikace, integrovaných obvodů nebo laserů.

Kateřina M. Košutová

Foto: Aalto University/Mikko Raskinen
Související články
Záhady a tajemství
Tajemství stromů: 5 symbolů košaté posvátnosti
Olše mohou být stromy i keře a vědce zarážejí úžasným obsahem látek, které bojují proti rakovině. A to není vše, některé druhy dokážou chránit játra a zkoumá se také pozitivní vliv v boji proti HIV. Olší si ale váží již naši prapředci. Jde o první stromy, které osidlují půdu po ustupujících ledovcích. Nevadí jim ani […]
Záhady a tajemství
Krásná Semiramis: Všude byla, všechno postavila… ale existovala?
Zoufale sleduje jeho krásnou tvář bez sebemenší známky života. Ona, královna Semiramis, se chtěla stát jeho ženou. Odmítl. Takový konec si ale nepředstavovala…   Podle řeckého historika Diodóra Sicilského (asi 90–27 př. n. l.) je Semiramis dcerou rybí bohyně Derketo, která se zamiluje do smrtelníka. Toho ovšem Derketo zabije a sama se vrhne do vln. […]
Záhady a tajemství
Tajemství chromoterapie: Mohou barvy uzdravovat?
Tu vás zabolí, tam vám loupne? Máte náladu pod psa, a kdyby někdo změřil vaši využitelnou energii, ukazatel by praskl zápornými hodnotami? Tak to jste cílovou skupinou barevné terapie! Jedni si ji nemohou vynachválit, druzí poukazují na absenci důkazů, že by mohla fungovat. Není se co divit, že jí vědci dají razítko pseudovědy…   Perský […]
Záhady a tajemství
Argentina tone v otázkách: Kam zmizelo letadlo plné kadetů?
V ranních hodinách nevlídného 3. listopadu 1965 startují z Howardovy letecké základny v Panamě dvě letadla s vojenskými kadety – oba jsou Douglasy, jeden je čtyřmotorový dolnoplošník C-54, druhý DC-4. Začínají se psát poněkud zmatené dějiny jedné z největších záhad Argentiny.   Oba stroje míří do středoamerického Salvadoru. Doletí ale jen Douglas DC-4. Zhruba 40 […]
reklama
věda a technika
Starší než lesy. Žraloci brázdí oceány už 400 milionů let
Zní to neuvěřitelně, ale je to pravda, žraloci jsou skutečně starší než stromy. Jejich evoluční příběh sahá stovky milionů let do minulosti a opírá se o pevné vědecké důkazy z fosilního záznamu. Jak je možné, že tito mořští predátoři plavou oceány déle než existují lesy? Žraloci se objevují v oceánech už před více než 400 […]
Proč potřebujeme objetí?
Co nám pomůže, když je nám nejhůř? Skoro vždy funguje obyčejné lidské objetí! Je v tom nějaké kouzlo? Jen fyzika a chemie! Pokud potřebujme obejmout, většinou vyhledáme někoho blízkého. Ať už jde o objeti partnerské, rodičovské či přátelské, udělá se nám lépe! Co nám tak pomohlo? Pocit lásky? Tělesné blízkosti? Pevného pouta navěky? Vysvětlení přinášejí […]
Tučňáci „žádají o ruku“ kamínkem. Nejde o romantiku, ale stavební materiál
Romantická představa o tučňácích, kteří se vzájemně „žádají o ruku“ kamínkem, zní jako pohádka. Ve skutečnosti ale stojí na zajímavé směsi pravdy a mýtu a realita je možná ještě složitější a neuvěřitělnější. Na antarktickém pobřeží se právě odehrává tiché námluvní divadlo. Samec tučňáka se sklání, bere do zobáku malý kamínek a kolébavou chůzí míří ke […]
Na souši i na moři: Raketová vojska ve století páry
Tradičně je 19. století nazýváno stoletím páry, a to oprávněně. Parní stroj si podmaňuje svět. Síla páry se promítla i do vojenství. Rakety? Vrtíte hlavou a domníváte se, že rakety si musely počkat až na následující století? Mýlíte se! Právě v 19. století prodělalo použití raket pro vojenské účely velký rozkvět. Značnou inspiraci pro vojenské […]
věda a technika
Palladium: Vzácný kov prohlásí za podvod!
Jeho objevitel ho nejprve zahalí aurou tajemna. Vzbudí zájem, ale i posměch. Dnes je palladium kovem, který pomáhá udržet čistší ovzduší a udělat ze žlutého zlata bílé. Dobře se tvaruje a krásně se leskne. A pokud chceme pátrat po původu jeho jména, musíme se podívat do vesmíru i do řecké mytologie. Zkuste si představit, že […]
Vidí svět, který si neumíme představit: Kreveta kudlanka a její fascinující barevná realita
Pod hladinou tropických moří žije tvor, který vnímá svět úplně jinak než my. Mantis shrimp nebo-li Kreveta kudlanka nevidí jenom víc barev, její realita je doslova rozšířená o dimenze, které si lidský mozek sotva dokáže představit. Na první pohled vypadá jako barevný korýš s podivně vyboulenýma očima. Ve skutečnosti jde o jednoho z nejlépe vybavených […]
Kameny z Icy: Prováděli dávní Peruánci složité operace?
Když se v peruánské poušti objeví kameny s podivnými obrázky, lidé jsou nadšení. U vytržení jsou i odborníci a média. Jak by také ne: rytiny ukazují sofistikované lékařské zákroky i zvláštní tvory. Ale archeologové jsou nedůvěřiví. Na co nakonec přijdou? A jakou roli v celé věci sehrávají krávy? Pouštní krajina na jihu Peru skrývá mnoho […]
Dokonalé dílo přírody: Jak pavouk tká pavučinu?
Pavučina nevzniká náhodou ani chaoticky, je to dokonalé inženýrské dílo, které pavouk „tká“ s přesností, jakou by mu mohl závidět i člověk. Za její vznik může fascinující proměna tekutiny v jedno z nejpevnějších vláken na světě a instinkt, který pavoukům říká přesně, co dělat. Na začátku všeho je tekuté hedvábí ukryté v těle pavouka. V […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dulce: Dobrota, které neodoláte
panidomu.cz
Dulce: Dobrota, které neodoláte
Ta dobrota se jmenuje dulce de leche a možná už jste ji objevili v obchodech. Ale nepochybujte o tom, že doma připravená bude ještě lepší. Název je španělský a znamená jednoduše „mléčná sladkost“. Původ ovšem není úplně jednoznačný, o autorství této receptury se pře hned několik latinskoamerických zemí a k tomu Francie, kde se traduje,
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
nejsemsama.cz
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
Voda má v magii zvláštní místo. Má jedinečné vlastnosti, které pro vás mohou být nejen zdrojem osvěžení, ale i duchovní síly a léčení. Voda z potoků a studánek má moc přinést do vašeho života pozitivní změny a obnovit vaši energii. Využitím těchto přírodních zdrojů v magii můžete obohatit své rituály a přinést do svého života větší harmonii a klid. Je důležité
Ten můj chlap je prostě báječný
skutecnepribehy.cz
Ten můj chlap je prostě báječný
Jsem holka Štěstěny, tvrdila moje máma, když jsem doma představila Mirka. Mohla na něm oči nechat. To nadšení ji neopustilo nikdy. Myslím, že mi trochu záviděla, ale nikdy jsem jí to neřekla. Tátu měla ráda, ale co si pamatuji, tak jsme s Mirkem byli zamilovaní mnohem víc. Jsme spolu moc rádi Tehdy byla jiná doba, když
Září Svobodová díky nové lásce?
nasehvezdy.cz
Září Svobodová díky nové lásce?
Přestože jí osud připravil až příliš kruté momenty, nikdy nepřestala věřit, že bude znovu šťastná. Sympatická herečka ze seriálu Ulice Ilona Svobodová (64) se má už několik týdnů potkávat se stejně
Hříbková omáčka
tisicereceptu.cz
Hříbková omáčka
Královskou houbou českých lesů je pravý hřib. Suroviny 400 g houby 1 větší cibule 2 lžíce másla 200 ml šlehačky 100 ml zakysané smetana 1 bobkový list 5 kuliček nového koření petrželka ne
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
21stoleti.cz
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
Lidský mozek, více než jakýkoliv jiný orgán, odlišuje náš druh od ostatních. Během posledních přibližně sedmi milionů let se jeho velikost a složitost výrazně zvýšila, což nám umožnilo používat jazyk,
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
iluxus.cz
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
&Beyond, světově uznávaný lídr v oblasti luxusní ekoturistiky, představuje své rozmanité portfolio safari lodgů a kempů ve východní Africe. Jako lídr v oblasti zodpovědného cestovního ruchu organi
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
rezidenceonline.cz
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
Třípodlažní penthouse na vrcholu nejvyššího věžáku severně od 72. ulice v New Yorku „patřil“ jednomu z protagonistů populárního seriálu, mapujícího život milionářské rodiny Royových. Jakkoliv jsou jejich osudy fiktivní, nemovitosti, v nichž „žijí“, jsou velmi reálné. Ohromující luxusní byt s pěti ložnicemi, čtyřmi koupelnami a výhledem na Husdon Yards je přitom jenom jednou z nemovitostí
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz