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
reklama

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 a fotografie
reklama

Související články
Zajímavosti
Včely ze zlata a drahých kamenů: Ztracený poklad zakladatele Francie
V roce 1653 se na území současné Belgie našel poklad vskutku královský. Náhodně zde byla objevena hrobka franckého krále Childericha I. z pátého století. Tento panovník má čestné místo mezi osobnostmi, od nichž je odvozována francouzská státnost. Neuběhla však ani dvě století a poklad byl ukraden. Osud pokladu stále halí rouška tajemství. Poklad považovaný za […]
Zajímavosti
Co se stane s tělem, když celý den chodíme naboso? Chodidla probudí nervy
Odložit boty a vyrazit na celý den naboso. Na první pohled obyčejná věc, pro lidské tělo ale docela zajímavý experiment. Chodidla se najednou dotýkají povrchů, které přes podrážku běžně nevnímáme, svaly pracují trochu jinak a mozek dostává záplavu nových informací. Bosá chůze přitom neovlivňuje jen nohy. Může změnit způsob, jakým stojíme, držíme rovnováhu i vnímáme […]
Zajímavosti
Příběh kina: Z krize ho vytáhne popcorn
Pustíte si raději film doma, nebo zajdete do kina? Sály s velkými plátny a skvělým ozvučením bohužel už dávno nelákají tak jako dřív. I přesto nedáte dopustit na jejich atmosféru? Přečtěte si jejich příběh… V Indickém salónu kavárny Grand Café v Paříži by se napětí dalo krájet. Všichni hledí na promítací plátno, ze kterého se […]
Zajímavosti
Dalida: Smutný konec francouzské ikony
Ani se slávou nebo bohatstvím se nemusí člověk cítit v bezpečí. Před vnitřními démony, smutkem či bolestí. Někteří cítí takovou beznaděj, že se to rozhodnou vzít do Údolí smrti zkratkou. Jako třeba slavná francouzská zpěvačka. Není v Evropě větší hvězdy než je Dalida, vlastním jménem Iolanda Cristina Gigliottiová (1933–1987). Francouzská zpěvačka narozená v Egyptě italským rodičům […]
záhady a tajemství
Některá místa se nám zdají povědomá, přestože jsme tam nikdy nebyli. Záhada déjà vu
Vstoupíte do cizího domu, rozhlédnete se po místnosti a najednou vás polije zvláštní pocit: přesně tohle už jste přece někdy zažili! Víte, kde stojí stůl, tušíte, co přijde za okamžik, a přesto si nedokážete vybavit jedinou skutečnou vzpomínku. Jako by vám někdo na okamžik pustil reprízu života, který jste nikdy nežili. Jde o tajemné poselství […]
Karyn Kupcinetová: Věděla víc, než měla?
Hollywood je místo s nejvyšší koncentrací celebrit a skandálů. Nevyhýbají se mu ovšem ani záhadná úmrtí a nikdy neobjasněné vraždy. Jako příběh mladé herečky, která zemřela dřív než se stihla proslavit. Dvaadvacetiletá Karyn Kupcinetová (1941-1963) je na počátku slibné kariéry. Za sebou má téměř dvě desítky seriálů a malých filmových rolí. Zemře však dřív než […]
Člověk slabě svítí. Jenže vlastní světlo nikdy neuvidíme
Když večer zhasneme, naše tělo podle všeho úplně nezmizí ze světa světla. Člověk totiž skutečně vysílá fotony. Ne takové množství, aby se podle něj dala najít cesta do kuchyně, natož aby se rozzářila ložnice. Jde o tak slabé světlo, že lidské oko nemá šanci ho zachytit. Přesto ho dokážou odhalit citlivé vědecké přístroje. Každý z […]
Thelma Todd: Záhadná smrt na předním sedadle
Hollywood je místo s nejvyšší koncentrací celebrit a skandálů. Nevyhýbají se mu ovšem ani záhadná úmrtí. K nejslavnějším případům patří tragický konec krásné Thelmy. Byla to vražda, sebevražda nebo nehoda? Počátkem třicátých let je Thelma Toddová (1906–1935) jednou z nejvýznamnějších hereček Hollywoodu. Na kontě má 120 filmů po boku takových legend jako bratři Marxové nebo […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
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
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
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