Sciencemag.cz
Doporučujeme
Časové krystaly, soubory částic, které „tikají“ – pohybují se tam a zpět v opakujících se cyklech – byly nejprve navrženy teoreticky a skutečně pozorovány teprve před asi deseti lety. Ačkoli vědci dosud nevytvořili komerční nebo průmyslové aplikace pro tuto zajímavou formu hmoty, jsou tyto krystaly velmi slibné např. z pohledu kvantových počítačů nebo ukládání dat.
V průběhu let se podařilo vytvořit různé typy časových krystalů. Tým fyziků z New York University nyní pozoroval nový typ časového krystalu, jehož částice levitují na zvukovém polštáři a vzájemně interagují výměnou zvukových vln. Tyto časové krystaly a lze pozorovat pouhým okem a jsou zavěšeny na zařízení vysokém 30 cm, které se vejde do dlaně.
„Časové krystaly jsou fascinující nejen kvůli svým možnostem, ale také proto, že se zdají tak exotické a komplikované,“ říká hlavní autor studie David Grier. „Náš systém je pozoruhodný tím, jak je neuvěřitelně jednoduchý.“
Původní tisková zpráva o nových časových krystalech dokonce tvrdí: V tomto procesu tyto částice popírají Newtonův třetí pohybový zákon, který říká, že každá akce objektu vyvolává stejnou a opačnou reakci, což znamená, že síly vždy působí v rovnovážných párech (tj. stejné velikosti a opačného směru). Naproti tomu v objevu NYU částice – kuličky – interagují nezávisleji a nejsou nutně vázány na rovnovážné síly – pohybují se nerecipročně.
Výzkum má proto mít vztah i k našich biologickým hodinám/cirkadiánním rytmům. „Je to proto, že stejně jako nově objevené časové krystaly i některé biochemické sítě interagují nerecipročně,“ praví opět původní tisková zpráva.
Příslušný časový krystal se skládá z polystyrenových kuliček nadnášených zvukovými vlnami, které slouží jako „akustický levitátor“ a zpočátku udržovaly kuličky nehybně ve vzduchu. Objekty lze ovládat proti gravitaci tím, že je ponoříme do „zvukového pole“ (stojatého vlnění). Když tyto levitující částice vzájemně interagovaly, činily tak výměnou rozptýlených zvukových vln. Větší částice rozptylují více zvuku než menší částice. Proto velká částice ovlivní malou částici více, než malá částice ovlivní velkou částici. V tom spočívá ona výše zmíněná nereciprocita (poznámka: ale copak toto nějak porušuje třetí Newtonův zákon? Slunce také na Zemi působí gravitačně silněji než naopak…?). To, že tyto vlnové interakce nejsou omezeny Newtonovým třetím zákonem, umožňuje kuličkám spontánně oscilovat, zatímco visí ve vzduchu.
Mia C. Morrell et al, Nonreciprocal wave-mediated interactions power a classical time crystal, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/zjzk-t81n. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2504.15495
Zdroj: New York University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Asi už jsou tito vědci ze svého výzkumu poněkud zmateni…