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?

Než experimenty prokážou správnost některých předpovědí teoretické fyziky, jako jsou třeba Einsteinovy gravitační vlny nebo Higgsův boson, trvá to i desetiletí.

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

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.

Laureát Nobelovy ceny za fyziku (2004) Frank Wilczek
Laureát Nobelovy ceny za fyziku (2004) Frank Wilczek

Vzhůru do čtvrté dimenze!

Prostor má tři dimenze: hloubku, výšku a šířku. Čtvrtou dimenzí je čas. Fyziky zajímá, 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 se opakuje vzor i v čase.

Myšlenku časového krystalu poprvé představuje americký nositel Nobelovy ceny za fyziku Frank Wilczek (*1951) v roce 2012. Ne všichni jeho kolegové však tuto hypotézu přijímají — mnozí upozorňují na možné limity a tvrdí, že časový krystal nemůže fyzicky existovat.

Ale najde se dost příznivců Wilczekovy teorie, kteří se odhodlaně pokusí najít mezery.

Krystaly kuchyňské soli mají atomy uspořádané v pravidelné mřížce v prostoru — časové krystaly i v čase.
Krystaly kuchyňské soli mají atomy uspořádané v pravidelné mřížce v prostoru — časové krystaly i v čase.

Rychlá cesta vpřed

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

Dalším milníkem je experiment z roku 2021, kdy se vědeckému týmu složenému z fyziků z několika celosvětově respektovaných institucí podaří díky kvantovému počítači vytvořit časový krystal větší a stabilnější než kdy dřív.

Ještě o krok dále se v roce 2024 dostává mezinárodní výzkumný tým, který na finské univerzitě Aalto v Helsinkách spojuje dva časové krystaly ochlazením helia-3 (izotop helia) na zhruba jednu desetitisícinu stupně z absolutní nuly. Interakce krystalů přitom probíhá po rekordní dobu.

Od teorie k viditelné realitě

Na jaře 2025 přichází další průlom. Vědci z University of Colorado v Boulderu vytvářejí časový krystal z tekutých krystalů tak, že je viditelný pouhým okem.

Periodické změny v čase lze sledovat bez mikroskopu — a to otevírá cestu k praktickým aplikacím, například jako časové vodoznaky pro ochranu dokumentů před paděláním.

Zároveň se objevuje časový krystal na polovodičovém čipu, který osciluje frekvencí několika miliardkrát za sekundu. Tento objev má potenciál pro optické a kvantové počítače, zejména v oblasti konverze mezi mikrovlnnými a optickými frekvencemi.

Superkapalné helium vytváří tenký film, který „šplhá“ po stěnách nádoby, přeteče přes okraj a na vnější straně tvoří kapky. Ty postupně odkapávají dolů, dokud není nádoba prázdná.
Superkapalné helium vytváří tenký film, který „šplhá“ po stěnách nádoby, přeteče přes okraj a na vnější straně tvoří kapky. Ty postupně odkapávají dolů, dokud není nádoba prázdná.

Výsledek, který překonává dosavadní představy

Vědci vytvářejí i fotonické časové krystaly, tedy časové analogy konvenčních optických materiálů. Výzkum se dosud zaměřoval na trojrozměrné struktury, ale v roce 2025 vzniká poprvé 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 využití v bezdrátové komunikaci, integrovaných obvodech nebo laserech.

Znáte exotické stavy hmoty?

Časový krystal je nový stav hmoty. Vědci však vytvořili (nebo objevili) desítky dalších exotických stavů hmoty. Ty se vyskytují při extrémních podmínkách a v každodenním životě rozhodně nejsou běžné.

Různých neobvyklých forem hmoty je celá řada, patří k nim například supravodivost, suprakapalnost nebo Boseho-Einsteinův kondenzát. Příkladem suprakapaliny a jejích vlastností je třeba kapalné hélium.

Při ochlazení pod -269 °C je schopné dělat věci, které jiné kapaliny dělat nemohou — například „šplhat“ po stěnách misky nebo zůstat nehybné po otočení nádoby dnem vzhůru.

Zdroje informací: Wikipedia, Popsci.com, Sciencealert.com, Livescience.com
Foto: 1) Ecole polytechnique - Art et lumière : Journée internationale autour d'Augustin Fresnel / commons.wikimedia.org / CC BY-SA 2.0 2) Mark Schellhase / commons.wikimedia.org / CC BY-SA 3.0 3) Alfred Leitner / commons.wikimedia.org / volné dílo 4) Gerd Altmann / Pixabay
Související články
Zajímavosti
Havajská Mauna Loa: Největší sopka světa?
Na řetězec Havajských ostrovů se žene vlna. A ne jen tak ledajaká. Tato megatsunami má na výšku 325 metrů! Snese tak srovnání s dnešní Eiffelovou věží. Jediné štěstí je, že se nalézáme v dobách před 100 000 lety. Jak ukážou moderní podmořské výzkumy, o 100 000 let dříve šlo o 75 metrovou vlnu. Megatsunami v éře lidského obydlení ostrovů naštěstí […]
Zajímavosti
Válka o koláče: Pekař žádá odškodnění za zdemolovaný podnik
V roce 1838 vypuká bizarní, ale skutečný konflikt mezi Mexikem a Francií. Jedním z katalyzátorů je stížnost francouzského pekaře Remontela, jehož cukrárnu údajně rozvrátili a okradli mexičtí vojáci, a který své utrpení přednesl francouzskému králi. Co začíná jako diplomatická výzva k náhradě škody, končí námořní blokádou, ostřelováním pevnosti a skutečnou válkou, v níž umírají vojáci […]
Zajímavosti
Neuvěřitelné skutečnosti: Kdy Země pálí víc než Slunce?
Může být minulost mladší než současnost? Jasná a jednoduchá věc docela složitá? A pravdou i podivnost, které se nám ani nechce věřit? Možné je všechno, stačí se na to podívat ze správného úhlu… Oxfordská univerzita je starší než aztécká civilizace Na univerzitě v Oxfordu je výuka stále v plném proudu a dodnes je jednou z […]
Zajímavosti
České pivo ve středověku: Vesele se pančuje a tvrdě daní
Ve středověkých Čechách pivo nepředstavuje jen oblíbený nápoj, ale strategickou surovinu. Právo vařit pivo rozhoduje o bohatství měst, vyvolává sousedské války a určuje, kdo má moc. Tam, kde je voda nebezpečná, se pivo stává jistotou a také politickým nástrojem. Ve středověku pivo teče nejenom v krčmách, ale i v zákulisí moci. Kdo vlastní várečné právo, […]
reklama
svět zločinu
Rekord je můj! Šachovnicový vrah neváhá řvát na soudce
Má jasný životní cíl: překonat rostovského rozparovače Andreje Romanoviče Čikatila (1936–1994), sovětského vraha a kanibala, který sexuálně napadl, zavraždil a zmrzačil nejméně 52 žen a dětí.   Jeho jméno je Alexandr Jurjevič Pičuškin (*1974) a vyslouží si přezdívku šachovnicový vrah. Chce totiž zavraždit 64 lidí – stejně, jako je políček na šachovnici. Prvního člověka zabije […]
Nejenom rytíři, ale i vrazi. Vojenský vysloužilec má na svědomí 59 mordů
Když se řekne středověk v českých zemích, většina si vybaví rytíře, hrady a kronikářské kroniky. Méně se ale mluví o těch, kdo ve stínu historie páchají nejtemnější zločiny. Martin Roháč, moravský bývalý voják-zbojník, dnes vyčnívá jako jeden z nejděsivějších zločinců tehdejší doby, i když vraždí už v 16. století, které je považováno už za nástup […]
Vraždící Kateřina: Temný stín v životě Jana Bechyně z Lažan
Jan Bechyně z Lažan stojí ve stínu děsivého příběhu své manželky Kateřiny z Komárova, která se v českých dějinách zapíše jako jedna z nejkrutějších vražedkyň 16. století. I když Bechyně sám není hlavním pachatelem, jeho jméno se neoddělitelně pojí s legendou o mučení a vraždách, které se odehrávají na panství v Pičíně na Příbramsku a […]
Záhadná cesta do Mexico City: Oswald, Kostikov a oddělení 13
Na podzim roku 1963, krátce před atentátem na prezidenta Johna F. Kennedyho, odcestoval Lee Harvey Oswald do Mexico City. Místo turistických cílů se soustředil na návštěvy sovětské a kubánské ambasády. Podle pozdějších zjištění CIA a FBI se pokoušel získat tranzitní vízum přes Kubu s cílem návratu do Sovětského svazu.   Záznamy ukazují, že 1. října […]
svět zločinu
Mnichov 1938: Rozpad iluze míru a konec suverenity Československa
Mnichovská dohoda z konce září 1938 nebyla jen diplomatickým selháním západních demokracií, ale zásadním zásahem do suverenity Československa. Rozhodnutí o odstoupení pohraničí bez účasti pražské vlády spustilo proces, který vedl k rozpadu státu a následné okupaci. Mnichovská noc z 29. na 30. září 1938 nepředstavovala pouze diplomatické selhání Velké Británie a Francie, ale faktickou demontáž […]
Útěk století a převlek za dceru: Dva příběhy, které šokovaly svět
Když se v červnu 2015 roznesla zpráva o útěku dvou vrahů z přísně střežené věznice Clinton Correctional Facility v New Yorku, svět si okamžitě vzpomněl na film Vykoupení z věznice Shawshank. David Sweat a Richard Matt se na svobodu prokutali stejně jako Andy Dufresne. Jeden z nich dokonce prohlásil: „Shawshank na nás nemá!“ Měl pravdu […]
Vražda na tyranovi není zločinem!
„Zastav,“ řve muž na zadní sedačce na svého řidiče. Vzpřímí se a sahá po zbrani. Před automobilem totiž stojí chlapík se samopalem, jenže výstřel ne a ne vyjít. Po pár chvílích na auto přistává bomba a vzduch protne exploze. Nikomu jinému v Evropě se nepodaří zlikvidovat tak vysokého nacistického pohlavára. Jenže odstranění zastupujícího říšského protektora Reinharda […]
Krycí manévr Thomase Nutta: Manželku uškrtí pár hodin po obřadu!
52letá Dawn Walkerová a 46letý Thomas Nutt se právě vzali. Mají před sebou skromnou třídenní svatební cestu do přímořského letoviska v anglickém hrabství Lincolnshire, Skegness. Po zdejších plážích vyhlášených čistotou vody se ale bude procházet Thomas sám. Dawn s ním totiž na svatební cestu neojede. Ani nemůže… Dne 27. října 2021 zastavuje v ulici Shirley […]
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