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.

reklama

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

Zdroje informací a fotografie
reklama

Související články
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 […]
Záhady a tajemství
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 […]
Záhady a tajemství
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 […]
Záhady a tajemství
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 […]
svět zločinu
Bhópálská katastrofa: Smrtící mrak bez zápachu
Nerezová ocel? Drahé, použijte normální. Chladicí systém, který spálí energii v hodnotě 70 dolarů denně? Zastavit! A skutečně… Společnosti Union Carbide vyrábějící pesticidy, která se rozhodne po vzoru své první továrny v Západní Virginii vybudovat druhou fabriku v indickém Bhópálu, se podaří sérií škrtů srazit náklady oproti první stavbě o 8 000 000 dolarů! Na […]
Otisky prstů: Kdy detektivové zjistili, že každý člověk zanechává svůj podpis?
Zločinec může změnit účes, oholit si vousy, nasadit falešné jméno, a dokonce se pokusit zamaskovat svou tvář. Jenže na konečcích prstů si nosí něco, co se falšuje mnohem hůř. Nenápadné rýhy, obloučky a spirály jsou totiž u každého člověka jedinečné. Lidstvo si jejich existence všímá už tisíce let, ale trvá překvapivě dlouho, než kriminalisté pochopí, […]
Počítač jako místo činu: Jak vznikla digitální kriminalistika
Moderní pachatel nemusí na místě činu zanechat jedinou kapku krve ani otisk prstu. Stačí mu počítač, mobilní telefon nebo připojení k internetu. Právě tam může zůstat neviditelná stopa, která vyšetřovatele dovede k pravdě. Digitální kriminalistika, obor na pomezí počítačové vědy a klasické detektivní práce, se stal nepostradatelnou součástí pátrání po pachatelích. Ještě v první polovině […]
Když se z much stali pomocníci kriminalistů
Moucha bzučí, larva se krmí a kriminalista má o jednu stopu navíc. Hmyz, který většina lidí odhání od oběda, totiž dokáže vyšetřovatelům napovědět, jak dlouho leží mrtvé tělo na místě. Zrod forenzní entomologie přitom provázejí středověké příběhy, překvapivé objevy i důležité varování: ani ta nejpilnější muší rodinka neumí vystavit úmrtní list s přesným datem a […]
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