Kryształy czasu w rolach głównych
Kryształy czasu to egzotyczna forma materii, której struktura – w przeciwieństwie do zwykłych kryształów – powtarza się nie tylko w przestrzeni, ale również w czasie. Oznacza to, iż ich elementy poruszają się w regularnym, powtarzalnym rytmie, bez potrzeby dostarczania energii z zewnątrz, niczym zegar, który nigdy się nie zatrzymuje.
Czytaj też: Grafen w nowej formie! Europa stawia na cudowny materiał, który zachwyca nie tylko wagą
W najnowszym eksperymencie naukowcy wykorzystali fale dźwiękowe, aby unosić w powietrzu niewielkie cząstki przypominające kulki styropianu. Zostały one umieszczone w specjalnym układzie generującym tzw. falę stojącą, a więc taką, która oscyluje w miejscu. Dzięki temu cząstki zaczęły lewitować i jednocześnie oddziaływać na siebie poprzez rozchodzące się fale akustyczne.
Najbardziej zaskakujące jest to, iż cały układ zachowuje się w sposób, który przeczy jednemu z podstawowych praw fizyki: trzeciej zasadzie dynamiki Newtona. W klasycznym ujęciu każdej akcji powinna odpowiadać równa i przeciwnie skierowana reakcja. Tymczasem w tym eksperymencie oddziaływania między cząstkami nie są symetryczne. Jaki z tego wniosek? Ano taki, że siły działające w układzie nie równoważą się w tradycyjny sposób.
Trzecia zasada dynamiki Newtona pod ścianą
Efektem tych nietypowych interakcji jest powstanie stabilnego, samopodtrzymującego się ruchu. Cząstki zaczynają oscylować w powtarzalnym rytmie, tworząc właśnie kryształ czasu. Co istotne, nie wymaga to żadnego zewnętrznego napędzania cyklu, ponieważ energia potrzebna do podtrzymania ruchu pochodzi z samego układu fal dźwiękowych.
Jeszcze niedawno kryształy czasu były domeną fizyki kwantowej i ekstremalnie małych układów badanych w laboratoriach. Nowe odkrycie pokazuje jednak, że podobne zjawiska mogą zachodzić również w układach makroskopowych, widocznych gołym okiem. Co więcej, cały eksperyment mieści się w urządzeniu o rozmiarze, który można utrzymać w ręce, co znacząco upraszcza badania nad tym zjawiskiem.
Czytaj też: Fizycy odwrócą kwantowy przepływ czasu? Nowy sposób kontroli zapewnia rewolucyjne podejście
Naukowcy podkreślają, że potencjalne zastosowania tego odkrycia powinny być wyjątkowo szerokie. Kryształy czasu mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w komputerach kwantowych, precyzyjnych systemach pomiarowych czy nowych metodach przechowywania danych. Pojawiają się także sugestie, jakoby podobne mechanizmy mogły występować w naturze, na przykład w procesach biologicznych związanych z rytmami dobowymi.
