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
reklama
Související články
Záhady a tajemství
Záhady kolem krále Artuše: Kým vlastně byl, kde ležel bájný hrad Camelot a kde se vzala kouzelník Merlin?
„Zítra nás čeká boj,“ prohlašuje Artuš a přehlédne svoje rytíře. Usedá s nimi u kulatého stolu, kde nikdo nemůže být v čele. Kde se jejich legendární setkání mohla odehrávat? A jak to bylo se samtoným Artušem? Po téměř čtyřech staletích vlády Římanů nad Anglií zůstává na ostrovech spousta římských staveb včetně amfiteátrů. Jeden z nich se nachází […]
Záhady a tajemství
Posvátný oltář na hoře Ebal: Je dobývání Kanaánu Izraelity jenom mýtus?
„Až tedy přejdete Jordán, postavíte na hoře Ébalu ony kameny, jak vám dnes přikazuji, a obílíš je vápnem. Vybuduješ tam oltář Hospodinu, svému Bohu, oltář z kamenů, ale nebudeš je opracovávat železem,“ přikazuje Mojžíš (1394/1393–1274/1273 př. n. l.) vojevůdci Jozuovi (†1245 př. n. l.). Ten poslechne a skutečně oltář vybuduje a provádí na něm oběti Hospodinu. […]
Záhady a tajemství
Tajemný Ötzi: Z Itala kočovným zemědělcem?
Byl urostlý, svalnatý, měl dlouhé vlasy a tmavou pleť… I přestože se kvůli „zubu času“  poněkud scvrkl a i jeho kštice vzala za své, patří k nejatraktivnějším vědeckým artefaktům. Řeč je o nejslavnější evropské mumii, jejíž tělo odkryl ledovec v Ötztalských Alpách 19. září 1991. Ötzi, jak se ledovému muži dnes přezdívá, přitom nebyl žádným […]
Záhady a tajemství
Louis Le Prince: Vynálezce filmu zmizel beze stopy
Vynalezne film dlouho před Edisonem i bratry Lumiérovými. Dva dny předtím, než ho může představit světu, záhadně zmizí. Jak a proč dodnes zůstává záhadou. Francouzský vynálezce Louis Aimé Augustin Prince (1841-??) je sice označován za „skutečného otce kinematografie“, přesto je pro mnohé zcela neznámý. Jak je to možné? Fotí královnu K zachyceným obrázkům má blízko […]
reklama
věda a technika
Cesta k proslulým motorkám začala u ručních granátů
Jak se zrodila Jawa? Každý si pod tímto slovem představí motocykly, ale tak jednoduché to nebylo. Možná vás tolik nepřekvapí, že na začátku byla zbrojní výroba. Podnikatel František Janeček (1878–1941) vyrábí v roce 1922 ve své pražské zbrojovce ruční granáty. Autorem jejich konstrukce je přitom on sám. Kromě toho se soustředí také na produkci kulometů. Brzy […]
Měsíc: Ráj pro těžaře!
Dlouhou dobu byl Měsíc pro lidstvo jen na míle vzdálenou stříbrnou koulí na obloze. Jenže pak Neil Armstrong 21. července 1969 udělá „malý krok pro člověka, ale velký skok pro lidstvo“ a od té chvíle začne být tato jediná známá přirozená družice Země vcelku lákavou destinací. K tomu, aby se na Měsíc přestěhoval člověk natrvalo, vede […]
Podzimní rovnodennost: Nejmagičtější okamžik roku!
Poznačte si datum 23. září, čas 8:50. Tehdy dojte k výjimečné chvíli! Slunce se dostane do takové pozice vůči Zemi, že severní i jižní polokouli bude osvěcovat naprosto stejně. Den i noc také obdaří stejnou dobou vlády. Spravedlivý den se jmenuje… podzimní rovnodennost! Když strážce podsvětí Hádes unese krásnou Persefonu, její matka Déméter to neunese. […]
Zabijáci plazí říše: 5 nejjedovatějších hadů světa
Jací hadi jsou nejjedovatější – a jak je možné, že mají na svědomí relativně málo životů? Co se děje s člověkem po uštknutí? A vážně dokáže had jediným kousancem zabít slona?   Zmije paví: Největší zabiják lidí? Na iráckou část Arabské pouště padla noc. Čtveřice mužů se vrací domů, na hlavách mají tradiční kostkovanou tkaninu […]
věda a technika
Krabi: Vrcholný majstrštyk evoluce?
Krabi, živoucí fosilie, které byly svědky vlády dinosaurů, jsou součástí skupiny vyšších korýšů zvané desetinožci, existujících od éry pozdního devonu. Nejstarší doložený krab, Eoprosopon klugi, žil na Zemi už před 185 miliony lety. A jak se zdá, evoluce je jimi přímo posedlá. Falešná identita Krabi poustevníčci se na první pohled od ostatních krabů příliš neliší. Za […]
K rezistenci antibiotik přispívá i znečištěné ovzduší
Průmysl, výroba energie z fosilních paliv, automobilová či letecká doprava. To vše stojí za znečištěním ovzduší, které má na lidské zdraví neblahý vliv. A za špinavým ovzduším stojí i jiný fenomén, který může být pro leckoho překvapivý. Zplodiny v atmosféře přispívají i k odolnosti baktérií vůči antibiotikům.   Analýza britských a čínských badatelů, která využila […]
Slavná busta Nefertiti: Seznam nálezů usvědčil Borchardta z podvodu
Německý archeolog Ludwig Borchardt bere do ruky ušpiněný vápencový předmět. Chvíli přemýšlí. Potom dílko strčí do krabice se štukovými nálezy. V hlavě se mu rodí plán, jak si s ním trochu pohrát. Když se řekne Nefertiti (14. století př. n. l.), každý si vybaví slavnou bustu s vysokým modrým kloboukem znázorňující egyptskou královnu z doby 18. dynastie […]
Opioidová krize v USA
Spojené státy americké se od 90. let minulého století potýkají s rozsáhlou opioidovou krizí, aktuálně probíhá už její čtvrtá vlna. Podle odborníků souvisí tato krize se strukturou amerického zdravotnického systému, ve kterém je předepisování léků upřednostňováno před dražšími terapiemi.   Profesorka Judith Feinbergová z West Virginia University k tomu podotýká: „Většina pojištění, zvláště pro chudé lidi, nezaplatí v USA […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Čočková pomazánka s mletou paprikou
tisicereceptu.cz
Čočková pomazánka s mletou paprikou
Nejlépe chutná na čerstvém chlebu, ale při oslavách do ní můžete namáčet na silnější proužky nakrájenou mrkev nebo řapíkatý celer. Suroviny 200 g žluté nebo červené čočky 200 ml vody 2 stroužk
České Lurdy: Docházelo v nich k zázračnému uzdravování?
epochalnisvet.cz
České Lurdy: Docházelo v nich k zázračnému uzdravování?
K potemnělému svatostánku se blíží další poutníci. Od úst jim přitom stoupají obláčky páry. V kalendáři je totiž 13. leden a venku mrzne, jako když praští. Ve čtyři hodiny ráno je přesto bazilika v se
Pardubický kraj: Tipy na výlety pro všechny!
epochanacestach.cz
Pardubický kraj: Tipy na výlety pro všechny!
Pokud by vás náhodou v tomto krásném kraji nezlákal hrad na Kunětické hoře (viz úvodní foto), máme tu pro vás řadu dalších tipů! Jako první tip na výlet je tento – zkuste navštívit nový židovský hřbitov v Pardubicích.  Je součástí Centrálního hřbitova, který naleznete v ulici K Židovskému hřbitovu. Ačkoli k založení došlo již roku 1883, je
Co si dal trilobit ke své poslední večeři?
21stoleti.cz
Co si dal trilobit ke své poslední večeři?
Paleontologové z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy s kolegy popsali v jednom z nejprestižnějších vědeckých časopisů trilobita starého 465 milionů let se zachovaným obsahem trávicí soustavy. Ta
Záhadné kubánské útoky opět v akci: Neznámá zbraň udeřila přímo v Bílém domě!
enigmaplus.cz
Záhadné kubánské útoky opět v akci: Neznámá zbraň udeřila přímo v Bílém domě!
Federální úřady vyšetřují nové případy tzv. havanského syndromu. Záhadné onemocnění způsobuje řadu závažných příznaků včetně poškození mozku. Má se za to, že jej způsobuje dosud neznámá zřejmě akustic
Horor na irském venkově: Ďábla odhalili, když hráli karty!
enigmaplus.cz
Horor na irském venkově: Ďábla odhalili, když hráli karty!
Říká se, že ten, kdo chce neznámého člověka správně odhadnout, podívá  se mu na boty. Jejich kvalita, čistota o každém mnohé napovídá. Zároveň si můžete i zkontrolovat, zda před vámi náhodou nestojí-n
Emirates slaví Mezinárodní den kávy
iluxus.cz
Emirates slaví Mezinárodní den kávy
Mezinárodnímu dni kávy, který připadá na 1. října věnuje velkou pozornost i společnost Emirates. Na palubách svých letadel i v saloncích Emirates vytvořila širokou nabídku kvalitních káv, jíž se každo
Orly bělohlavé zabíjí sinice, jejichž toxin by však mohl léčit lidi
21stoleti.cz
Orly bělohlavé zabíjí sinice, jejichž toxin by však mohl léčit lidi
Už v 90. letech 20. století docházelo ke zpočátku nepochopitelným úhynům orlů bělohlavých v blízkosti vodních nádrží na jihovýchodě Spojených států. Příčinou jejich smrti byla vakuolární myelinopatie,
4 talenty kakaa
panidomu.cz
4 talenty kakaa
Je běžně v regálech – balíček nepřichuceného kakaového prášku. Stejného, kterého si staří Aztékové a Mayové vysoce cenili pro jeho mimořádné účinky. Některé jsou spíš bájné, ale další už věda potvrdila. * Proti stárnutí Za stárnutí víc než plynutí času může klesající schopnost buněk bránit se poškození, které jim způsobují agresivní volné radikály. Ty jsou
Vyhlédla si snad za Forejta náhradu?
nasehvezdy.cz
Vyhlédla si snad za Forejta náhradu?
Rozchod na spadnutí. Alespoň tak se mluví o vztahu EVY BUREŠOVÉ (30) a PŘEMKA FOREJTA (36). Říká se, že je za tím její nevěra! Hvězda seriálu ZOO si podle všeho velmi přeje svatbu. Eva Burešová (30)
Exkluzivní kreativita arabské estetiky
rezidenceonline.cz
Exkluzivní kreativita arabské estetiky
Nádherný byt s desítkou rozmanitých luxusních pokojů představuje esenci dokonalého souznění orientální atmosféry se soudobou precizností, tak typickou pro nábytek a doplňky společnosti Covet House, je
Za všechno může sestřin manžel
skutecnepribehy.cz
Za všechno může sestřin manžel
I když nás od sebe se sestrou dělí dva roky, bylo to jako nic a spíš nás všichni brali za dvojčata. Když jsme se před pěti lety přestaly vídat, těžce jsem to nesla. Za náš rozkol může Alžbětin manžel Honza. Je to nepříjemný chlap, který se ke mně nikdy nechoval hezky. Po jeho poslední eskapádě, která nás