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
Město z ptačí perspektivy. Lanovka jako dopravní hit budoucnosti
Píše se rok 2040 a město pulzuje životem. Silnice se mění v nekonečná parkoviště, vznášedla zůstávají jen snem vizionářů a metro už nestačí tempu doby. A přesto existuje způsob, jak se po městě pohybovat rychle, tiše a bez stresu — po laně, vysoko nad hlavami ostatních. Zatímco v Praze máme zatím tři linky metra, v […]
Zajímavosti
Šípky: Podzimní elixír zdraví a krásy
Podzimní krajina hraje teplými barvami a příroda se pomalu ukládá k odpočinku. Na keřích však dozrávají malé zázraky – šípky. Tyto sytě oranžovočervené plody nejsou jen ozdobou podzimu, ale také bohatým zdrojem vitamínů a antioxidantů. Naši předkové je považovali za lék na řadu neduhů a moderní věda jim dnes dává za pravdu. Šípky jsou mnohem […]
Zajímavosti
Petra: Skalní klenot mění barvy podle slunce
Petra není jen kulisa z filmu o dobrodruhovi jménem Indiana Jones, ale skutečný div světa, který ohromuje krásou i tajemstvím. Vytesaná do pískovce hraje mnoha barvami, ukrývá hrobky i chrámy a stále překvapuje archeology novými objevy. Město, které tisíce let odolává času i pouštním větrům, skryté mezi skalami, na první pohled vypadá jako z pohádky […]
Zajímavosti
Nejpodivnější zvyky slavných: Když má někdo hloupé dotazy, Picasso vystřelí!
Kamkoliv se královna Viktorie (1819–1091) vypraví, nikdy jí v kapse nechybí krajíc chleba. K svačině ho ale nemá! Jedna z nejvýznamnějších panovnic historie má ve zvyku krmit ptáky či jiná zvířata v parku. Podobně to má český chemik Jaroslav Heyrovský (1890–1967), který při každé cestě do práce nakrmí veverky. A ani tím zajímavé zvyky slavných […]
reklama
svět zločinu
Záhadní traviči z Belle Époque. Čtyři nevyřešené případy, které otřásly Paříží
Na přelomu 19. a 20. století prožívala Paříž svou Belle Époque – dobu umění, luxusu a zdánlivé bezstarostnosti. Za blyštivou fasádou kabaretů a přepychových salonů se však skrýval temnější svět. Ve stínu elegance působili zločinci, jejichž zbraní byly jedy tak rafinované, že je tehdejší věda jen stěží dokázala odhalit. Jejich cílem byly především majetné oběti […]
Dal sis vlastní gól? Následuje tvrdé probuzení
Postupující záložník v americkém dresu hledá centrem některého ze svých spoluhráčů. Letící míč vybičuje k reakci kolumbijského obránce. Zkouší balón vyrazit, jenže se mu to nepodaří a dává si vlastní gól. Fanoušci u televizních obrazovek nadávkami nešetří. Fotbal platí za fenomén, jež přitahuje miliony lidí po celém světě. Má přinášet hlavně radost, jenže rodině Andrése Escobara (1967–1994) […]
Somálské Mogadišo: 587 mrtvých – ale na letiště náklaďák nedojede!
K první kontrole v Mogadišu přijíždí 14. října 2017 ušmudlaný náklaďák. Vojákům se pranic nelíbí. Řidiče nechají vystoupit, ten vytáhne mobilní telefon a volá muži, za kterým prý jede. Mobil strčí do ruky jednomu ze strážců.   Na druhé straně je známý a vážený muž, tak kontrola náklaďák nakonec pustí. Za stanovištěm ale řidič dupne […]
Masová vražda v Keddie: Co prozradí po letech testy DNA?
V noci z 11. na 12. dubna 1981 se v kalifornském Keddie odehraje masová vražda Sue Sharpové (1945–1981), její dcery Tiny (1968–1981), syna Johna (1945–1981) a jeho přítelkyně Dany Hall Wingateové (1945–1981). Oběti jsou nalezeny ráno, když se domů vrátí 14letá Tiny dcera Sheila. Ale… Tina chybí! Doma jsou tou dobou mladší synové Rick a […]
historie
Konec na pustém ostrově: Objevitel průlivu našel hrob v písku daleko od domova
Dánský kapitán v ruských službách slaví úspěchy. Vitus Bering vede v letech 1725-1730 expedici, která obepluje východní pobřeží Asie a pronikne až do průlivu mezi Asií a Amerikou, který dnes nese jeho jméno. Ameriku nespatří, ale dokáže, že se mezi oběma kontinenty skutečně dá proplout po moři. Ruská vláda ale chce potvrdit, zda se za […]
400 let New Yorku: Od bažin po metropoli, která nikdy nespí
Poklidnou atmosféru zurčícího potůčku naruší družný hovor několika průzkumníků. Stačí pár let a nedaleko drobného vodního toku vyrůstají první dřevěná stavení. Krajinu Lenapů objeví Evropané, kteří ji změní doslova k nepoznání. Metropole východního pobřeží poskytuje útočiště 8,5 milionům obyvatel. Skromná osada se za 400 let transformuje v pulzující velkoměsto. Bobří ráj V oblasti je poměrně živo, vedle indiánů […]
Nešťastný konec La Salleho výpravy: Velitele čekala smrt z rukou jeho vlastních mužů
Francouzský dobrodruh René-Robert Cavelier de La Salle získává podporu francouzské koruny i finanční prostředky na rozsáhlou expedici. S pomocí svého spojence Henriho de Tontiho začíná systematicky zkoumat povodí severoamerických řek Ohio a Mississippi. Roku 1682 si René-Robert Cavelier de La Salle (1643–1687) splní svůj velký vytoužený cíl: Společně s malou výpravou sjede řeku Mississippi od […]
Heydrichova poslední jízda
Být šofér je odpovědná práce: jedno špatné odbočení a miliony lidí umřou. A jindy stačí zase jet běžnou cestou jako vždy – a umře jenom pasažér, protože v nepřehledné zatáčce si na vůz počkají atentátníci. Ráno 27. května 1942 je krásné a teplé. Reinhard Heydrich (1904–1942) snídá bílé pečivo a popíjí černou kávu. Mezitím v garážích už […]
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