Sciencemag.cz
Doporučujeme
Týmu z Univerzity TU Dortmund se podařilo vyrobit vysoce odolný časový krystal, který si své chování zachovává milionkrát déle, než bylo možné prokázat v předchozích experimentech. Znovu se tak potvrdil zajímavý jev, který navrhl nositel Nobelovy ceny za fyziku z roku 2012 Frank Wilczek. Podle něj podobně jako existují běžné krystaly „prostorové“, tak by (pokládáme-li čas za ekvivalentní s prostorovými dimenzemi) měly existovat i objekty podobně periodické vzhledem k času.
Konkrétně by to znamenalo, že jedna z jejich fyzikálních vlastností systému se začne spontánně a periodicky měnit v čase, přestože v systému nedochází k odpovídajícím periodickým interferencím (vlna na hladině není časový krystal, např.).
Od roku 2017 se vědcům skutečně několikrát podařilo potenciální časový krystal připravit, nicméně s určitými omezeními. Krystal, který se chová periodicky v čase, ačkoli excitace je časově nezávislá (konstantní), byl demonstrován až v roce 2022 v Boseho-Einsteinově kondenzátu. Krystal však přetrvával jen několik milisekund. Dortmundští fyzikové pod vedením Alexe Greilicha nyní navrhli speciální krystal z arsenidu india a galia, v němž příslušnou vlastnost zajišťují jaderné spiny.
Krystal je nepřetržitě osvětlován tak, že se v něm interakcí s elektronovými spiny vytváří polarizace jaderných spinů. A právě tato jaderná spinová polarizace pak spontánně generuje oscilace, které „jsou“ časovým krystalem.
Podle současného stavu experimentů je životnost krystalu nejméně 40 minut, tedy asi 10milionkrát více než v předchozích případech – a potenciálně by mohl být stabilní i mnohem déle.
Systematickou změnou experimentálních podmínek lze navíc měnit dobu trvání krystalu v širokém rozsahu a dostat se také ke stavům, kde se krystal „rozpouští“, tj. ztrácí svou periodicitu. Tyto situace jsou rovněž zajímavé, protože se v nich pak projevuje chaotické chování, přičemž i to se může udržet po dlouhou dobu.
A. Greilich et al, Robust continuous time crystal in an electron–nuclear spin system, Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02351-6
Zdroj: TU Dortmund University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
