Strona główna Aktualności
Przyroda

Dyskretny urok kryształów czasu zbadał także Polak

24.03.2017 Przyroda

Fot. Fotolia

W marcu świat obiegła wiadomość, że amerykańskim naukowcom udało się wytworzyć kryształy czasu. Również i Polacy mają swój udział w badaniach tego nowego stanu materii. Swój przepis na takie tzw. dyskretne kryształy czasowe zaproponował wcześniej prof. Krzysztof Sacha z UJ.

Każdy, kto przyglądał się kryształkom cukru, hodował na nitce kryształki soli albo zachwycał się kamieniami szlachetnymi, może się domyślić, jak regularną strukturę mają kryształy. Ich części składowe - atomy czy jony - samoorganizują się, a więc układają się w sposób bardzo uporządkowany w przestrzeni.

 

A naukowcy wpadli na szalony pomysł: może istnieją grupy atomów, które również się same porządkują, ale nie w przestrzeni, tylko w czasie - a więc poruszają się w sposób periodyczny? Jako pierwszy nad kryształami czasu zaczął się zastanawiać Frank Wilczek w 2012 r. A że naukowiec (polsko-włoskiego pochodzenia) miał już na koncie Nagrodę Nobla, jego pomysł spotkał się z dużym zainteresowaniem. Na całym świecie ruszyły próby znalezienia takich dziwacznych kryształów.

 

Tematem tym zainteresował się także prof. Krzysztof Sacha z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Dwa lata temu ukazała się jego praca teoretyczna, w której zasugerował, jak można by było wytworzyć tzw. dyskretne kryształy czasowe.

 

Prof. Sacha opowiada w rozmowie z PAP, że na razie nie wiadomo nic o kryształach czasowych, które powstawałyby ot tak, w układach wielu atomów przygotowanych w stanie o najniższej energii - jak sugerował Wilczek. Ale jak się okazuje, atomy można odpowiednio do takich periodycznych działań "zmotywować".

 

Prof. Sacha wpadł na pomysł czegoś w rodzaju mikrorakietyki do ping ponga. Na niej odbijałyby się rytmicznie bardzo zimne atomy. W ten sposób można byłoby doprowadzić do powstania pozostających w bardzo specyficznej superpozycji dwóch chmur atomów - które niczym piłeczki odbijałyby się od rakietki na zmianę. O co chodzi? Fizyk przypomina, że to tak, jak z kotem Schroedingera, który jest w superpozycji dwóch stanów - życia i śmierci (jednocześnie w każdym i w żadnym z tych stanów). Dopiero kiedy zajrzymy do pudełka (dokonamy obserwacji), układ się zdeklaruje, w którym z tych stanów jest.

 

Podobnie byłoby w tym kwantowym ping pongu. Atomy nie za bardzo "wiedziałyby", w której z dwóch piłeczek się znajdują i nie bardzo by je to interesowało, do momentu, kiedy ktoś powiedziałby "sprawdzam!" i postanowił zbadać, gdzie atomy się znajdują. I wtedy „materializowałaby” się tylko jedna z tych grup. "Wystarczyłoby >>spojrzeć<< na jeden atom, a pozostałe zaczęłyby się poruszać z okresem dwa razy dłuższym niż okres oscylacji podłoża - rakietki" - komentuje prof. Sacha i dodaje: "Kiedy nastąpi zaburzenie, układ wypada z superpozycji, samoorganizuje się i jest bardzo odporny na zaburzenia". W ten sposób - według niego - można utworzyć dyskretny kryształ czasowy. Zaznacza, że taka sytuacja może mieć tylko wtedy miejsce, kiedy atomy znajdują się wystarczająco blisko siebie - oddziaływania między nimi są odpowiednio silne.

 

Fizyk opowiada, że z dokładnie tego samego założenie wyszli - niezależnie od pracy badacza z UJ - naukowcy z USA. Oni jednak zaproponowali inne doświadczenie, które miało pokazać ten sam mechanizm. Wzbudzali cząstki do oscylacji za pomocą fal elektromagnetycznych. "Dopiero później dowiedzieli się o istnieniu mojej pracy" – wzdycha fizyk.

 

"Jeżeli w tradycyjnym krysztale przestrzennym, dokonamy pomiaru w jednym ustalonym czasie, zobaczymy, że w przestrzeni istnieje periodyczna struktura. A kiedy przechodzimy do kryształu czasowego, to role tych dwóch wielkości - czasu i przestrzeni - trzeba zamienić" - mówi badacz i dodaje, że musimy wtedy ustalić położenie w przestrzeni i pytać czy periodyczna struktura powstaje w czasie.

 

Badacz opisuje jak to wyglądało w jego pomyśle: ustawiamy detektor - w nieruchomym miejscu nad rakietką do ping ponga i sprawdzamy, czy rytmicznie klika - rejestruje cząstki – z okresem dwa razy dłuższym niż okres ruchu rakietką. I rzeczywiście, tak by się działo. "Pojawia się nowa struktura krystaliczna, ale na osi czasu" - opowiada naukowiec. Dodaje, że takiego regularnego klikania by nie było, gdyby atomy nie były ze sobą w żaden sposób powiązane, a po prostu skakałyby sobie swobodnie na rakietce.

 

Prof. Sacha wyjaśnia, do czego kiedyś w przyszłości mogą posłużyć kryształy czasowe. "Zwykłe kryształy przestrzenne mogą mieć różne właściwości. Niektóre z nich są przewodnikami, inne - izolatorami. Mamy nadzieję, że podobnie będzie można wytwarzać kryształy czasu o różnorodnych właściwościach" - komentuje. Dodaje, że na przykład już jest pomysł, jak można byłoby opracować kryształ czasu o cechach izolatora - izolator Andersona w czasie.

 

Kryształy czasu są też nadzieją dla informatyki kwantowej, bo cząstki tworzące kryształy są odporne na zaburzenia i można nimi manipulować nie burząc ich uporządkowania.

 

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

 

lt/ agt/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych

Czy wiedzieliście, że grzyby można spotkać nawet na pustyniach czy w oceanach? Albo wykorzystać jako... planistów ruchu? Każdy, kto czuje się gotów na wprowadzenie do swojego życia tych i innych ciekawostek okołogrzybowych, powinien sięgnąć po książkę "Tajemnicze życie grzybów".

Więcej

Myśl na dziś

Dobrze zrozumiana nauka chroni człowieka przed pychą, gdyż ukazuje mu jego granice.
Albert Schweitzer

Nasz blog

Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju

Nowe kompendium wiedzy o polskich pradziejach przygotowywano przez ponad 5 lat i wydano na nie 1,4 mln zł. Mimo, że publikację wydano również w wersji elektronicznej, dostęp do niego będą mieli nieliczni. Wielka szkoda.

Więcej

Tagi