Новий прорив у загадковій галузі: фізики вперше створили кристал часу, який можна побачити

Вперше в історії фізикам вдалося створити кристал часу, який можна побачити неозброєним людським оком — він переливається неоновими смугами. Конструкція цього матеріалу, як вважається, може відкрити науці цілий світ нових технологічних можливостей, зокрема нові заходи захисту від підробок, генератори випадкових чисел, двовимірні штрих-коди та оптичні пристрої, пише Science Alert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Перший у світі кристал часу

За словами фізика Ханьцина Чжао з Університету Колорадо в Боулдері, кристали часу можна спостерігати безпосередньо під мікроскопом, а також за особливих умов, неозброєним оком.

Зазначимо, що кристали часу — відносно нове явище, проте їхню появу передбачив американський фізик-теоретик Френк Вільчек ще 2012 року. Спочатку теорія про їхнє існування була відкинута деякими фізиками як концентрація, що суперечить законам і загрожує порушити ключове правило термодинаміки.

Пізніше, у 2016 році, група американських дослідників повідомила про те, що їм вдалося спостерігати кристали часу під час експерименту.

Спостереження кристала часу

Кристалічні матеріали, такі як алмаз, кварц і сіль, являють собою тривимірні атомні решітки, які складаються з частинок, що повторюються в просторі — щось на кшталт геометричного ігрового комплексу, де атоми знаходяться у вузлах. Простими словами, можна взяти будь-яку ділянку решітки та ідеально накласти її на іншу.

Кристал часу — візерунок із частинок у часовому вимірі: іншими словами, кристали часу повторюються не тільки в просторі, а й у часі. Їхні частинки, як виявили вчені, коливаються з певним ритмом, що повторюється таким чином, що його також можна накласти. Що особливо важливо, ці коливання порушують симетрію часу, діючи, здавалося б, всупереч будь-яким ритмам навколишнього середовища.

Потенціал кристалів часу, як для дослідження квантової поведінки, так і для технологічних застосувань, вельми цікавий. Саме тому вчені люблять досліджувати їхні властивості та з'ясовувати, що змушує їх працювати.

Створення першого видимого кристала часу

Чжао і його колега, фізик Іван Смалюх з Університету Колорадо в Боулдері, створили свій кристал часу з рідких кристалів — цей матеріал також використовується в РК-дисплеях. Відомо, що рідкі кристали складаються зі стрижнеподібних молекул, які поводяться одночасно як рідина і кристал.

Далі команда помістила свій рідкий кристал між скляними пластинами, покритими фоточутливим барвником. При освітленні зразка певним типом світла молекули барвника поляризувалися, тобто змінювали свою орієнтацію, чинячи тиск на рідкий кристал.

Цей тиск створював злами в рідкому кристалі, які взаємодіяли один з одним у складній послідовності етапів, створюючи візерунок руху, що повторюється годинами, навіть за умови зміни освітленості та температури. За словами вчених, ці візерунки спостерігалися в зразку як хвилеподібні ряди кольорових смуг.

Попри те, що результати дослідження відповідають суворим вимогам для класифікації як кристали часу, команда стверджує, що існує великий потенціал для подальшого вивчення їхніх властивостей у різних системах. Передбачається, що при вивченні того, як кристали часу проявляють себе в різних режимах, можуть бути виявлені різні набори критеріїв.

Зазначимо, що потенціал практичного застосування вельми інтригує. Потенційні технологічні застосування в оптичних пристроях, генераторах фотонних кристалів простору-часу, телекомунікаціях і системах захисту від підробок можуть надати новий рубіж у галузі кристалів часу, а також простору-часу.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що фізики створили дуже міцний кристал часу: у фільмі Marvel його вже показали.

Раніше Фокус писав про те, що створено кристал часу: фізики думали, що це неможливо.