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
Tučňáci: Černobílí otužilci zvládají mráz i tropy kolem rovníku
Ostrovu kdesi v jižní části Atlantského oceánu vévodí aktivní sopka. Obyvatele bychom tu žádné nenašli. Tedy minimálně ty z lidské společnosti. Stačí se totiž podívat na rozlehlou pláň, kde postávají desítky tisíc tučňáků! Nosí sice frak, do divadla však nechodí. Příroda je vybaví křídly, ty ale místo rozrážení vzduchu slouží k bleskurychlému plavání. Tučňáci jsou skutečnou hříčkou zvířecí […]
Zajímavosti
Tajemství dlouhověkosti: Proč někteří živočichové téměř nestárnou
Věda nám ukazuje, že stárnutí není univerzální osud všech živočichů. Zatímco lidé a většina savců prožívá s věkem postupný pokles funkčních schopností a rostoucí riziko úmrtí, existují druhy, které se tomuto běžnému biologickému zákonu zjevně vyhýbají. Tento jev, který biologové nazývají nevýznamná nebo také zanedbatelná senescence, znamená, že organismy nevykazují typické známky stárnutí. Jejich reprodukční […]
Zajímavosti
Čtyři divy sluneční soustavy: Čím skóruje matička Země?
A je to tu! Cestovní kancelář pro sluneční soustavu má tu čest představit vám jediný div sluneční soustavy, který může navštívit každý pozemšťan. Takové plochy povrchové vody skutečně jinde nenajdete. Navíc hýřící nespočtem života! Oceány pokrývají celkem 361 100 000 km², což dělá 70,8 % zemského povrchu. Pokud by vás zajímala jejich průměrná hloubka, tak […]
Zajímavosti
Lidský hlas jako biometrický otisk: Co o nás prozradí?
Otisk prstu známe, sken duhovky také. Ale co hlas? Každý z nás nosí v hrdle jedinečný podpis, který dokáže prozradit víc než jenom to, co právě říkáme. Lidský hlas se dnes stává biometrickým klíčem a zároveň fascinující mapou naší osobnosti i zdraví. Když mluvíme, rozechvívají se hlasivky, vzduch proudí hrtanem a rezonuje v dutinách úst, […]
reklama
svět zločinu
Jak Steve McQueen málem o život přišel
Má to být velký mejdan, ale nakonec jsou na místě jenom čtyři. Sled nešťastných příhod a zajímavých náhod způsobí, že řada prominentních osobností Hollywoodu nedorazí. Ale to jim zachrání život, protože kolem půlnoci vtrhne dovnitř Mansonova rodina a rozpoutá krvavé peklo! Los Angeles je město andělů a hvězd. A hvězdy, které chtějí vypadat co nejlíp, […]
Statek Pohádka: Prokleté místo, kde řádil sériový vrah
Dým. Praskání dřeva. Hukot ohně. A křik. Řev vyděšených lidí. „Hoří!“ Plameny přeskakují z jedné střechy na druhou. Oheň je největším nepřítelem, většina domů je ze dřeva. Když se nakonec podaří živel zkrotit, zůstane onoho jarního dne roku 1828 několik rodin bez střechy nad hlavou. Strach a zoufalství nahradí hněv. „Kdo za to může?“ Lidé prostě […]
Případ Studna aneb rodinná vražda, žhářství a mlčení až do konce života
V mrazivé noci z 12. na 13. února 1968 se stane v obci Vonoklasy u Prahy událost, která otřese místní komunitou a později i televizními diváky: rodinný dům rodiny Jelínkových hoří, v plamenech najdou ohořelou ženu a ve staré studni se nachází mrtvola jejího manžela. Jediný, kdo přežije, je jejich syn, těžce zraněný a zmatený […]
Násilná smrt Albrechta z Valdštejna: Stáli za ní vystrašení důstojníci?
Albrecht Václav Eusebius z Valdštejna, muž, jehož jméno zní jako symbol moci, vzestupu a pádu během krvavé třicetileté války, končí svůj život násilnou smrtí 25. února 1634 v Chebu. Oficiální verze historiků je jasná: zavražděn je na tajný příkaz císaře Ferdinanda II. nebo z rozhodnutí velení císařské armády ve chvíli, kdy je obviněn z vlastizrady. […]
lifestyle
Které tuky jsou zdravé a které naopak ne? Nejčastější mýty, kterým podléháme
Tuky nejsou nepřítel číslo jedna našeho zdraví, i když to často slyšíme. Některé tuky nám naopak pomáhají udržet srdce zdravé, mozek v kondici a hladinu energie stabilní. Rozumět, které tuky tělu prospívají a které mu škodí, je klíčové pro každodenní stravování. Mnohé mýty přetrvávají i přes vědecké důkazy. Obecně dělíme tuky podle toho, jak jsou […]
Triky v oblékání, které vás dokonale zeštíhlí
Správně zvolené oblečení dokáže s postavou doslova kouzlit. Nemusíte držet drastické diety ani trávit hodiny v posilovně, někdy stačí pár chytrých triků, které opticky prodlouží siluetu, zvýrazní přednosti a potlačí to, co nechcete ukazovat. Základem zeštíhlujícího efektu je práce s liniemi. Vertikální pruhy, švy nebo zapínání vedoucí shora dolů automaticky prodlužují postavu a vytvářejí dojem […]
Jak vyzrát na jarní únavu: Probuďte tělo i mysl přirozenou cestou
Dny se prodlužují, slunce láká ven, ale tělo jako by zůstávalo v zimním režimu. Jarní únava není slabost ani lenost, je to přirozená reakce organismu na změnu ročního období. Dobrá zpráva je, že ji lze zvládnout bez radikálních zásahů. Stačí naslouchat svému tělu a podpořit ho tím, co je mu nejbližší. Prvním krokem je návrat […]
Proč jsou sběratelské koníčky doménou kluků a chlapů? Psychologové nabízejí vysvětlení
Známky, modely vlaků, staré mince, komiksy, hokejové kartičky nebo historické hodinky. Když přijde řeč na sběratelství, většina lidí si představí spíš muže než ženy. Statistiky aukčních domů i sběratelských klubů to potvrzují: mužů je mezi sběrateli výrazně víc. Psychologové ale tvrdí, že nejde o náhodu. Za mužskou vášní pro shromažďování věcí stojí směs evoluce, soutěživosti […]
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