Uppgötvun nýrra tímakristalla

Undarlegt form efnis sem kallast tímakristall hefur nýlega birst á tveimur nýjum stöðum. Vísindamenn hafa búið til slíkan kristal í mónóníumfosfati, eins og greint var frá í maíhefti Physical Review Letters, og annar hópur hefur búið hann til í fljótandi miðli sem inniheldur stjörnulaga agnir, þetta rit birtist í Physical Review.

Ólíkt öðrum þekktum dæmum, tímakristal úr mónóníumfosfati, það var búið til úr föstu efni með skipulagðri eðlisbyggingu, þ.e. hefðbundinn kristal. Afgangurinn af þeim efnum sem kristallar hafa myndast úr hingað til hafa verið óreglulegar. Vísindamenn bjuggu fyrst til tímakristalla árið 2016. Annar þeirra var gerður úr demanti með göllum, hinn var gerður með keðju ytterbíumjóna.

Venjulegir kristallar eins og salt og kvars eru dæmi um þrívídda, skipaða rýmiskristalla. Atóm þeirra mynda endurtekið kerfi sem vísindamenn hafa þekkt í áratugi. Tímakristallar eru mismunandi. Atóm þeirra titra reglulega fyrst í aðra áttina og síðan í hina áttina, örvuð af púlsandi segulkrafti (ómun). Það er kallað "merkið'.

Tikkið í tímakristalnum er innan ákveðinnar tíðni, þó að víxlverkandi púlsar hafi mismunandi ómun. Til dæmis snerust atómin í tímakristöllunum sem rannsakaðir voru í einni af tilraunum síðasta árs með tíðni sem var aðeins helmingi hærri en tíðni púls segulsviðsins sem verkar á þau.

Vísindamenn segja að skilningur á tímakristöllum gæti leitt til endurbóta á atómklukkum, gyroscope og segulmælum og hjálpað til við að búa til skammtatækni. US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hefur tilkynnt um fjármögnun til rannsókna á einni undarlegustu vísindauppgötvun síðari ára.

- yfirmaður DARPA forritsins sagði Gizmodo, Dr. Rosa Alehanda Lukashev. Upplýsingar um þessar rannsóknir eru trúnaðarmál, sagði hún. Það er ekki hægt að álykta annað en að þetta sé ný kynslóð atómklukka, þægilegri og stöðugri en flóknar rannsóknarstofur sem nú eru í notkun. Eins og þú veist eru slíkir tímamælir notaðir í mörgum mikilvægum herkerfum, þar á meðal til dæmis GPS.

Nóbelsverðlaunahafi Frank Wilczek

Áður en tímakristallar voru raunverulega uppgötvaðir voru þeir hugsaðir í orði. Það var fundið upp fyrir nokkrum árum síðan af bandarískum nóbelsverðlaunahafa. Frank Wilczek. Í stuttu máli er hugmynd hans að rjúfa samhverfu eins og raunin er með fasaskipti. Hins vegar, í fræðilegum tímakristöllum, myndi samhverfa rofna ekki aðeins í þremur staðbundnum víddum, heldur einnig í þeirri fjórðu - í tíma. Samkvæmt kenningu Wilczeks hafa tímabundnir kristallar endurtekna uppbyggingu ekki aðeins í rúmi heldur einnig í tíma. Vandamálið er að þetta felur í sér titring atóma í kristalgrindunum, þ.e. hreyfing án aflgjafaþað sem eðlisfræðingar töldu ómögulegt og ómögulegt.

Þó að við vitum ekki enn þá kristalla sem frægi fræðimaðurinn vildi, og mun líklega aldrei gera, árið 2016 byggðu eðlisfræðingar við háskólann í Maryland og Harvard háskóla „ósamfellda“ (eða staka) tímakristalla. Þetta eru kerfi atóma eða jóna sem sýna sameiginlega og hringlaga hreyfingu, hegða sér eins og áður óþekkt nýtt efnisástand, ónæmt fyrir minnstu truflunum.

Þó ekki eins óvenjulegt og Prof. Wilczek, nýuppgötvuðu tímakristallarnir eru nógu áhugaverðir til að vekja áhuga hersins. Og það virðist nógu merkilegt.