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
Záhada neplodných Rožmberků: Proč Vilém zemřel bezdětný?
Potomků se nedočkal ani Petr Vok, ani jeho starší bratr Vilém z Rožmberka. Dokonce ani dvě z celkem čtyř jejich sester také děli neměly, přestože se vdaly. Jaká byl Vilémův život a co mohlo být příčinou neplodnosti? V červenci 1572 umírá polský král Zikmund II. August (* 1520) a s ním vymírá i vládnoucí jagellonská dynastie. Polský trůn chtějí […]
Záhady a tajemství
Lucifer: Jitřenka, nebo čiré zlo?
Pokud se ráno a k večeru podíváte na oblohu, spatříte obvykle tři nejnápadnější objekty: Slunce, Měsíc… a Venuši! Její oběžná dráha leží mezi námi a Sluncem – a pokud jde o fáze, v lecčem nám připomíná Měsíc. Není divu, že ji lidstvo pozoruje již celé věky.   „Chak ek!“ nazývají ji s posvátností Mayové. V […]
Záhady a tajemství
Podivná smrt mocného Vojtěcha z Pernštejna: Otrávili ho jeho nepřátelé?
Vražedkyni pošle na smrt, ovšem jenom dva dny poté čeká smrt i jeho. Odchod Vojtěcha z Pernštejna proto dodnes budí spekulace, zda za ním nestojí přívrženci odsouzené Kateřiny z Komárova a Pičína. Jeden z nejmocnějších mužů českého království, dvorní hofmistr (zodpovídá za královské finance) a předseda komorního soudu Vojtěch z Pernštejna (1490–1534) pošle 23. ledna 1534 na smrt vražedkyni […]
Záhady a tajemství
Michiganský trojúhelník: Záhady pod vodou i ve vzduchu
Bermudský trojúhelník není třeba představovat. Ale co takhle Michiganský trojúhelník? Leží v oblasti vzájemně propojených Velkých jezer na hranicích mezi Kanadou a USA a dějí se tam podivné věci. Kromě mizení lodí, letadel i lidí tam prý operují mimozemšťané a něco tajemného je údajně i pod vodou! Většina z nás zná oblast zvanou Bermudský trojúhelník […]
reklama
historie
Václavové II. a III.: V jejich náručí se střídaly krásné ženy
Mít milenku, ta patří mezi vládci na středověkém dvoře k bontonu. Přítomnosti krásných žen ve své loži si proto užívají i čeští králové. Nejednou se jejich milenky těšily stejnému postavení jako zákonité manželky. Ty musely tento nelehký úděl překousnout. Kronikář Otakar Štýrský (asi 1265–1318/1319), autor Štýrské rýmované kroniky, tvrdí, že český král Václav II. (1271–1305) měl po […]
Konec muže nenásilného odporu: Mahátma Gándhí
Mahátma Gándhí, známý jako „Velký duch“, byl jedním z nejvýznamnějších vůdců indického boje za nezávislost. Jeho filozofie nenásilného odporu inspirovala miliony lidí po celém světě. Přestože jeho život skončil tragicky, jeho odkaz žije dál jako symbol míru a svobody. Po první světové válce je stále více lidem zřejmé, že se éra britské koloniální velmoci chýlí […]
Josef Mánes a Františka Šťovíčková: Idylku jim zhatila malířova sestra
Na svoji lásku Josef nemůže zapomenout. Sžírá ho svědomí, že se provinil, když se nedokázal vzepřít autoritativní Amálii. Navíc ho na sklonku života sužuje psychická choroba. Postavám na obrazech klidně namaluje vlčí drápy, jindy zase svými díly vytírá podlahu. „Mánesové, toť případ rodinného uměleckého kolektivu, jaký byl v 19. století již jevem zcela výjimečným!“  uvádí český […]
Emiliano Zapata: Hrdina revoluce a symbol boje za spravedlnost
Na začátku 20. století vládne Mexiku diktátor Porfirio Díaz. Ve společnosti roste korupce a stále více se rozevírají nůžky mezi chudými a bohatými. Nespokojenost vybublá až k revoluci, ke které se přidá i bývalý voják Emiliano Zapata, který sám pochází z chudých poměrů a má bohaté zkušenosti s vykořisťováním ze strany mocných. Jeho válečné znalosti […]
reklama
záhady a tajemství
Tváří k zemi, zkřížené kosti pod lebku: Americký upír má konečně tvář!
Na bílém kapesníčku se objeví pár kapek krve. V očích hostů na večírku v Jewett City se zrcadlí obavy. Jsme v 19. století. Tuberkulóza je v Connecticutu velkou neznámou. Zato o upírech tu slyšel každý…   Partička dětí se na začátku 90. let minulého století v dobrodružné náladě plíží po břehu řeky Pachang u pískovny […]
Rusanova expedice: Poslední zpráva před zmizením
Nekonečným ledem Nové země, souostroví v Severním ledovém oceánu na severu Ruska šlape pár mužských nohou. Je sám. Jeho jméno je Vladimir Alexandrovič Rusanov (asi 1875–1913). Ruský geolog a polární badatel nechá ostatní muže výpravy, ať se vrátí do tábora. Došly jim síly.   A Rusanov? Bezpečně vyvázne ze sněhové náruče a jako první člověk […]
Čupakabra: Krvelačný vysávač koz
Menší tvor takřka lidské postavy, hodně chlupatý, s velkýma černýma očima. „Nejí jen maso, ale i melouny,“ shodují se údajní očití svědci z Portorika.   To je první hrubý popis neznámého zvířete, které si vyslouží ve španělštině jméno složené ze slovíček chupar tedy vysávat a cabra, což značí kozu. Zkrátka čupakabra. Paradoxně, prvními objevenými oběťmi […]
Novodobý Bludný Holanďan? Záhada parníku Aztec
Záhadných zmizení v takzvaném bermudském trojúhelníku bylo popsáno již mnoho. Celá řada z nich se už stala téměř legendárními. Je ale také znám například i případ potopené lodi, jež následně opět vyplula na hladinu… 9. září 1935 zakotvil v britském přístavu Bristol parník Aztec, jehož posádka podala svědectví o velmi zvláštní události. Během své plavby […]
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