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
Utajované UFO v Polsku?
Polské radarové stanice zachytily 23. ledna 1959 ve 4.32 hodin ráno formaci několika neznámých letících objektů. Záhadná tělesa se pohybovala skutečně neobvykle rychle a navíc ve velké výšce… Výhrůžky očitým svědkům? Jeden z cizích objektů byl velice pravděpodobně sestřelen polskou protivzdušnou obranou. Po zásahu se měl údajně zřítit do moře nedaleko pobřeží v přístavu v […]
Záhady a tajemství
Přijde konec světa v roce 2026?
Co plánujete na rok 2026? Založit rodinu? Rozjet velkou firmu? Postavit dům? Možná by bylo lepší se ještě předtím sbalit… a odjet na jinou planetu! Zmíněné datum není věštbou bláznivé kartářky, jde o výsledek vědecké rovnice! Autorem je rakouský fyzik Heinz von Foerster (1911-2002), který se po druhé světové válce přestěhuje do USA a stane […]
Záhady a tajemství
Nejzáhadnější místa planety: Kde na vás dýchne tajemný genius loci?
Některé najdete na každém druhém nástěnném kalendáři, jiné se stávají tak trochu pozapomenutými místy příznivců pradávné architektury nebo tajemna. Dodnes je obklopuje závoj tajemství, a ač by se mohlo zdát, že nás již na nich nic nepřekvapí, archeologové pravidelně vyrukují s nějakou novinkou.   Tacht-e Sulejmán: Od každého trochu Podle našeho kalendáře je právě 12. […]
Záhady a tajemství
Prokletí Kennedyů? Tajemství, tragédie a stíny moci
Klan Kennedyů, synonymem pro moc, bohatství a politický vliv, se zdá být stíhán neúprosnou kletbou. Tragédie, skandály a předčasné smrti se prolínají osudy mnoha členů slavné rodiny, vrhajíc stín na jejich zdánlivě idylický život. „Někdo tam nahoře nás nemá rád,“ povzdychl si kdysi Edward Kennedy, jeden z bratrů zavražděného prezidenta Johna F. Kennedyho. A zdá […]
reklama
zajímavosti
Překvapivá historie: Proč se chodilo na poutě?
Chtěli byste jít pěšky víc než tisíc kilometrů do slavného kostela? V některých dobách našich dějin bylo dlouhé putování na posvátná místa obvyklé. Proč se na ně lidé vydávali a co si od toho slibovali? V knihách, příbězích i pohádkách odedávna nacházíme zmínky o lidech, kteří v chatrném oděvu, s mošnou přes rameno a holí kamsi kráčejí. Jsou to poutníci. Přestože se v minulosti […]
Kde najdeme nejstarší město Evropy? Možná v Bulharsku…
Kolosální Athény, které by nás uhranuly již ve 3. tisíciletí před Kristem? Malebný portugalský Lisabon nebo snad krétská Chania? Hledání nejstaršího města Evropy přesunují archeologové úplně jinam – do Bulharska. A i tady má dva favority…     Kdo také louskal s baterkou pod peřinou Eduarda Štorcha (1878–1956), vzpomene si na Osadu Havranů s nádhernými […]
Sůl nad zlato? Kde se bere jedna z nejdůležitějších surovin?
Všichni tu scénu z legendární pohádky známe. Když moudrá princezna Maruška řekne svému otci-králi, že má pro ni cenu jako sůl, rozpoutá to nevídané události, během kterých se ukáže, jak moc je tato komodita důležitá. Je tomu tak ale doopravdy? A jak to vlastně s výrobou soli vypadalo dřív a jak je to dnes? Sůl je tady […]
Protržení přehrady Bílá Desná: Mocný živel proměnil okolí v sutiny
Největší přehradní katastrofa v českých dějinách se odehrála před 107 lety a vyžádala si 65 lidských životů. Ani ne rok po kolaudaci přehrady na řece Bílá Desná v Jizerských horách došlo k jejímu protržení a voda, která se z ní vyvalila do údolí, za sebou zanechala zničené domy a mrtvé. Co se tehdy v okolí […]
reklama
věda a technika
Problém jménem akné: Pomůže klid i lepší skladba jídelníčku
Acne vulgaris (česky trudovitost, případně trudovina), běžně nazývané akné, je jedno z nejčastějších chronických onemocnění kůže a vůbec nejčastější kožní onemocnění v pubertě. Nejméně jednou v životě akné postihne 85 až téměř celých 100 procent lidí. Akné je nejběžnější během puberty; obtěžuje více než 85 procent mladistvých a často bohužel přetrvává až do dospělosti. Příčinou […]
Space Shuttle: Smělé plány nevyjdou
Píše se startu 28. ledna 1986. Den, který se do historie kosmonautiky zapíše černou tužkou. Raketoplán Challenger se odlepuje od země, ale pouhých 73 sekund od startu prohoří spoj mezi dvěma částmi SRB. Ten špičkou prorazí nádrž a ozve se exploze.   Dominový efekt na sebe nenechá čekat. Druhá exploze je likvidační. Na nebi zůstane […]
Databáze plastů je na světě: Obsahuje přes 16 000 chemikálií
Sdílíme s nimi každou část našich životů, o jejich složení toho ale víme málo. Evropský Projekt PlastChem se rozhodl všechny chemikálie obsažené v plastech spočítat, a číslo překvapilo i největší pesimisty. To je ta špatná zpráva. Dobrá naopak je, že celosvětová dohoda o ukončení plastového zamoření je na dohled.   Plastový svět už neokupují jenom barbíny, sami […]
Nově objevené části lidského těla
Až do konce středověku představoval vnitřek lidského těla 13. komnatu. Po několika staletích důkladného „pitvání“ se v něm rozlišujeme dnes 78 lidských orgánů. Toto číslo ale nemusí být konečné. Jak dokazuje stále pokročilejší technika, lidská anatomie má stále čím překvapit.   Nový orgán bolesti – tak v nedávné době výzkumníci ze Švédska označili Schwannovy buňky, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Tajemný král Artuš: Bylo nalezeno místo jeho početí?
enigmaplus.cz
Tajemný král Artuš: Bylo nalezeno místo jeho početí?
Kdo by neznal krále Artuše. Legendární anglický panovník měl podle středověkých dějepisců a romancí vést na počátku 6. století obranu Velké Británie proti Sasům. Současní historici nicméně jeho existe
Karty věděly víc než já
skutecnepribehy.cz
Karty věděly víc než já
Nikdy jsem moc nevěřila na takové to věštění, magii a další věci. Ale kamarádka mne jednou vzala za kartářkou. Ke své škodě. Neměla to dělat. S Gábinou jsme se poznaly na vysoké a od té doby jsme byly kamarádky. Rozuměly jsme si ve spoustě věcech, avšak já třeba byla víc při zemi než ona, takže
Hybridní mozkové systémy aneb Krysí neurony v mozcích myší
21stoleti.cz
Hybridní mozkové systémy aneb Krysí neurony v mozcích myší
Mezi lidmi přibývá těch, kteří trpí nějakým neurodegenerativním onemocněním, především ve vyšším věku, jehož nyní dosáhne více lidí. Plně porozumět těmto poruchám není pomocí současných výzkumných met
Doplul Pýtheás z Massalie až do Arktidy?
historyplus.cz
Doplul Pýtheás z Massalie až do Arktidy?
Plují stále víc na sever. Zastaví je až „Ztuhlé moře“, jak Pýtheás pojmenuje arktickou pustinu, kudy se nedá proplout lodí ani jít po svých. Hustá mlha, ledová kaše a plovoucí ledovce mu nahánějí hrůzu, a tak raději zamíří zpátky na jih.   Peněz moc nemají, a přesto svému synovi zajistí dobré vzdělání. Díky obětavosti rodičů
Milostná magie na 1. máje
nejsemsama.cz
Milostná magie na 1. máje
Polibek pod rozkvetlou třešní na Prvního máje má prý čarovnou moc. Proto je květen měsícem romantiky a vášně. Chcete vědět, jak lásku přivolat a posílit, či se zbavit té, o kterou nestojíte? Která z nás by nechtěla mávnout proutkem a mít po boku dokonalého partnera, že? Proto jsou kouzla lásky těmi nejoblíbenějšími. Pomocí magických rituálů můžete určitými způsoby něčí lásku posílit,
Hotel v Beverly Hills, v němž se nahrávala Pretty Woman, využívá holografický personál
iluxus.cz
Hotel v Beverly Hills, v němž se nahrávala Pretty Woman, využívá holografický personál
V hotelu Beverly Wilshire, kde se odehrávaly klíčové scény romantického hitu Pretty Woman z 90. let, přichází technologická revoluce. Představte si, že byste mohli mluvit s personálem hotelu tak, jak
Asijské nudle s vepřovým masem
tisicereceptu.cz
Asijské nudle s vepřovým masem
Co nesmí chybět v žádném asijském pokrmu? Především chilli, které dodá pokrmu ten správný říz, čerstvé bylinky, křupavá zelenina a sezamová semínka. Suroviny 200 g vepřových nudliček (například
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Zámek Kynžvart: Dřevomorka už dávno neřádí
epochanacestach.cz
Zámek Kynžvart: Dřevomorka už dávno neřádí
Zámek Kynžvart je vystavěn v kombinaci klasicismu a empíru a od roku 1828 v něm sídlilo muzeum, jedno z nejstarších v Čechách. Býval letním sídlem hraběte a diplomata poloviny 19. století Klemense Metternicha, a proto se v něm také odehrálo mnoho významných setkání evropských politiků. Navštívil ho ale například také básník Johann Wolfgang Goethe. Poté, co byl zestátněný zámek v roce
Na talíř, když šéfkuchař ho dává…
panidomu.cz
Na talíř, když šéfkuchař ho dává…
… králem všech květin je špenát, zpíval kdysi slavný zpěvák. Špenát je ale vskutku populární listová zelenina, která se používá téměř ve všech světových kuchyních. Z dětství si jej určitě pamatujete jako poměrně neoblíbenou přílohu k masu a naopak milované jídlo Pepka námořníka, kterému plechovka špenátu vždycky spolehlivě pomohla dodat mimořádné síly. Vědci docela nedávno
Uteče Rybové dcera za milencem?
nasehvezdy.cz
Uteče Rybové dcera za milencem?
Půvabná Rozálie Prachařová (20) je jednou z hvězd nového seriálu Lež na pláži. Postupně dospívá, a dokonce má i partnera, kterým je herecký kolega Karel Jirák (29). A právě to má dělat jejím rodičům
Jak se pářili termiti před 40 miliony lety?
epochalnisvet.cz
Jak se pářili termiti před 40 miliony lety?
Vědci nalezli v třetihorním baltském jantaru důkazy, že nejen vzhled hmyzu, ale také jeho chování je konzervováno desítky milionů let. Přibližně před 40 miliony let se termití pár druhu Electrotermes affinis zrovna věnoval námluvám, když uvízl v lepkavé pryskyřici stromu a navždy zůstal uvězněn ve zkamenělém jantaru. Tato dosud jediná známá fosilie páru termitů poskytla