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
Riviéra v třetihorách: Ochridské jezero
Ochridské jezero, o které se nyní dělí Albánská republika a Republika Severní Makedonie, poskytuje konstantní podmínky k životu nepřetržitě již miliony let. Lze jej bez nadsázky označit za třetihorní relikt s množstvím endemických živočišných druhů, které jinde nenajdeme. Jezero Ochrid je jedním z nejhlubších v Evropě a zároveň patří k nejstarším na světě. Srovnáváno je […]
Zajímavosti
Želví pláže: Jurské parky Evropy
Mořské želvy jsou z evolučního hlediska velmi starou skupinou živočichů. Existovaly i v časech dinosaurů. Želvy však přežily vymírání těchto druhohorních obrů a můžeme se z jejich společnosti těšit i v současné Evropě. Důležitou lokalitou pro rozmnožování mořských želv je například odlehlá kyperská pláž Lara Bay, v pobřežní linii mezi letoviskem Pafos a poloostrovem Akamas. Tato […]
Zajímavosti
Operace Kondor: Co ukrývá moře u pobřeží ostrova Gozo?
Památky na dějiny Maltského souostroví neleží pouze na souši, ale i v okolním moři. Týká se to i tamního ostrova Gozo. V jeho vodách se potopily nejen lodě dávných Řeků, Féničanů a Římanů, ale překvapivě i plavidla postavená v loděnicích bývalé Německé demokratické republiky. Jednalo se o minolovky třídy Kondor. Zní to jako zápletka z časů studené války, kdy […]
Zajímavosti
Luxus na hraně šílenství: Kleopatra vypije perlu, aby dokázala, jak moc je bohatá
Hostina vrcholí. Marcus Antonius se usmívá, tolik přepychu už snad ani nelze překonat. Jenže Kleopatra se jenom klidně natáhne pro perlu, která zdobí její ucho … a všichni v sále náhle ztichnou. To, co udělá vzápětí, vstoupí do dějin jako jeden z nejodvážnějších symbolů moci a bohatství. „Deset milionů sesterciů za jedinou večeři,“ pronese egyptská […]
reklama
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 […]
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. […]
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 […]
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 […]
věda a technika
Papoušci, kteří „mluví“: Jak se z ptačího mozku rodí ozvěny lidské řeči
Když papoušek poprvé řekne nějaké slovo, působí to skoro magicky. Jako by rozuměl, jako by mluvil s námi. Ve skutečnosti se ale v jeho mozku odehrává mnohem složitější proces než obyčejné napodobování a vědci dodnes zkoumají, proč právě papoušci dokážou něco, co je v říši zvířat tak vzácné. Papoušci se „učí mluvit“ díky schopnosti, kterou […]
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 […]
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