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
Slunečnice: Zlatá kráska se srdcem plným slunce
Osamělá slunečnice za plotem v zahrádce, nebo zlatá záplava na polích… Ať jsou kdekoliv, bereme je jako symbol slunečných letních dnů. Není divu, když se točí za sluncem! Jak to vlastně dokážou? A víte, že jejich semínka jsou hotovou nutriční bombou? Také umí čistit půdu, krmit ptáky i mírnit smutek! Když se řekne léto, většina […]
Zajímavosti
Když děti rodí děti: Nejmladší matce bylo 5 let
„Proč má naše dcera tak velké břicho?“ říkají si manželé z peruánské vesničky Ticrapo a raději vezmou malou Linu do nemocnice. Ukáže se však, že v břiše nemá nádor, jak se obávali, ale sedmiměsíční plod. Ve věku 5 let, 7 měsíců a 21 dnů porodí Lina Medina (*1933) císařským řezem syna. Je 14. května 1939 […]
Zajímavosti
Čtyři bizarní úzkosti – z balonků, pohledů, pátku 13. i malých otvorů!
Probírá se novou kolekcí šatů na štendru. „Hledáte něco konkrétního?“ přitočí se prodavačka. „Ano, podzimní šaty, modré,“ usměje se zákaznice. Prodavačka spiklenecky mrkne a sáhne o kus dál. Vypadá to ideálně, ale… „Tyhle ne!“ otřese se žena odporem. Zpředu mají našité tři velké knoflíky! To je něco, co trypofobik nesnese. V lékařských seznamech fobií bychom […]
Zajímavosti
Když se politika rodí u talíře: Jídlo jako nástroj smiřování
Dějiny vaření jsou plné drobných perliček, které dokazují, že jídlo nikdy není jenom pokrm. Když nad hrnci stojí římský labužník, královský kuchař či papežský mistr, rodí se u stolu politika, kultura i příběhy, které přetrvávají po staletí. V antickém Římě stojí Marcus Gavius Apicius nad miskou voňavého garumu, rybí omáčky, bez níž si tehdejší elita […]
reklama
svět zločinu
Béziers 1209: Byl tento masakr nejbrutálnějším činem středověku?
Na počátku 13. století se jihofrancouzský Languedoc proměnil v dějiště jedné z nejtemnějších epizod středověku. Papež Inocenc III., znepokojen rychlým šířením katarského učení, sáhl po rázném řešení. Když selhaly pokusy o přesvědčování, vyhlásil křížovou výpravu – ta však namísto nápravy přinesla masové krveprolití. Béziers se stalo místem, kde křižáci nešetřili nikoho. Podívejme se, jak tato […]
Počátky italského organizovaného zločinu: Za vším stály citrusové háje
Správci citrusových sadů na Sicílii se mění ve zloděje. V roce 1872 přebírá uznávaný lékař Gaspare Galati řízení ovocného sadu Fondo Riella u Palerma. Podnik, který vybudoval jeho švagr, náhle zemřel. Oficiálně na infarkt, neoficiálně kvůli tomu, že se postavil mafii. Galati brzy zjišťuje, že švagr dostával výhružné dopisy a že za nimi nejspíš stojí […]
Zrod Cosa Nostry: Když se mafie stává státem ve státě
Po sjednocení Itálie v roce 1861 nastává v zemi chaos. Nový stát má minimální kontrolu nad odlehlými venkovskými oblastmi. Zejména na Sicílii se rozmáhá kriminalita, protože chybí efektivní policie a soudy. V tomto prostředí se daří rodinám, které umějí zajistit „řád“ výměnou za loajalitu a peníze. Mafia se vynořuje jako vlivný hráč, nelegitimní, ale v […]
Tragédie rodiny Chalifouxových: Příběh, který šokoval Ameriku i svět
Když se 5. srpna 1948 na titulní straně amerických novin Vidette-Messenger objevila fotografie matky obklopené svými dětmi a nápisem „4 děti na prodej“, stal se z ní okamžitě symbol poválečné bídy a lidské beznaděje. Děti namačkané k sobě, matka, která odvrací tvář – možná zahalená slzami, možná hanbou. Mnozí tehdy věřili, že jde o podvrh […]
historie
Konce expedicí do Arktidy i Antarktidy: Hroby v ledu i strastiplná pouť v rozbouřeném moři
Patří k nejodvážnějším britským námořníkům své doby. Právě proto Siru Johnu Franklinovi svěří Královské námořnictvo velký úkol: Najít a proplout severozápadní cestu, legendární mořskou trasu, která by spojila Atlantik s Pacifikem přes zmrzlé arktické vody. V roce 1845 vyplouvá John Franklin (1786–1847) z Anglie se dvěma špičkově vybavenými loděmi, Erebus a Terror, a s posádkou […]
Byl Nero krvelačný šílenec, který zapálil Řím?
Řím hoří, lidé umírají a jejich vládce stojí na věži paláce, drnká na kitharu a zpívá. Opěvuje zkázu města, které nechal sám zapálit. Tak praví dějepisci. Jenže opravdu to tak bylo? Opravdu byl císař Nero (37–68 n.l.) šílenec, který zapálil vlastní město? „Historie je něco, co se nikdy nestalo, sepsána lidmi, kteří u toho nebyli,“ […]
Tajemná smrt kontroverzního režiséra!
Jako každé ráno kráčí podél pobřeží a poslouchá šum mořských vln. Ranní pohodu rozvíří vyděšený výkřik. Kousek od ní leží znetvořené tělo, málo kdo by v něm hledal jedno z velkých jmen italské kinematografie. Filmař, homosexuál a marxista – všechna tato slova vystihují italského režiséra Piera Paola Pasoliniho (1922–1975). Jeho povaha vyhledávající skandály ho však jednou doběhne. […]
Nejstarší vánoční trhy v Evropě: Vídeňané doplňovali zásoby na zimu
Píše se rok 1296 a ve Vídni se poprvé otevírá „prosincový trh“ skromný, ale významný, jak si Vídeňané hned uvědomují. Uličky u katedrály ožívají vůní koření, čerstvého chleba a dokonce třeba i drobných, třeba jednoduchých dřevěných hraček, které udělají radost dětem. Tenhle středověký trh je dávným předchůdcem dnešních slavnostních adventních tržišť a nese v sobě ducha […]
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