Това, което се говори през последните месеци, че учените може би най-накрая създадоха времеви кристали, се потвърди. Странните кристали с атомна структура, която се повтаря не само в пространството, но и във времето, оставайки в постоянно колебание, без за това да се изразходва енергия - те са факт. В някои публикации нарекоха това перпетум мобиле, в други - материя с четири измерения. Но това не е изцяло коректно, поясниха впоследствие самите издания.

В края на януари бе официално потвърдено - изследователите съобщиха в подробности как са направили и измерили тези странни кристали. Два независими екипи учени твърдят, че действително са създали времеви кристали в лаборатория, по различен начин, което потвърждава съществуването на изцяло ново състояние на материята.

Откритието може да звучи доста абстрактно, но то възвестява нова ера във физиката - в продължение на десетилетия, ние изучаваме материята "в равновесие", като например металите и изолаторите. Но вече беше предсказано, че има много повече странни видове материя там във Вселената, които не са в равновесие.

Фактът, че сега имаме първи пример за материя, която не е "в равновесие" може да доведе до пробив в разбирането ни за света около нас, както и в новите технологии като квантовите компютри.

"Това е ново състояние на материята, периодично, но също така е наистина страхотно, защото това е един от първите примери за не-еквилибриум", заяви ръководителят на изследването Норман Яо от Университета на Калифорния, Бъркли.

Нека се върнем малко назад, защото понятието "времеви кристали" витае в научното пространство от няколко години.

За първи път нобеловият лауреат, теоретичният физик Франк Вилчек през 2012 г., предсказва времевите кристали - структури, които се появяват в движение, дори при най-ниското им енергийно състояние, известно като основно състояние.

Обикновено, когато един материал е в основно състояние, известно още като нулева енергия на системата, това означава, че движението трябва теоретично да е невъзможно, защото би изисквало да се изразходва енергия. Вилчек прогнозира съществуването на система, в която това не е така, получила наименованието времеви кристали.

Обикновените кристали имат атомна структура, която се повтаря в пространството - точно като на въглероднаъа решетка на диаманта. Но точно като в рубин или диамант, те са неподвижни, защото са в равновесие в основното им състояние.

Но времевите кристали имат структура, която се повтаря във времето, а не само в пространството. И те извършват колебания в основното си състояние.

Представете си го като желе - когато го докоснете, тя многократно се разтриса. Същото нещо се случва с време-кристалите, но голямата разлика тук е, че движението се случва без никаква допълнителна енергия.

Времевите кристалите са като постоянно колебаещо се около своето естествено основно състояние желе. И никой не е виждал подобна материя. Досега.

Яо и неговият екип правят подробен план, който описва как точно да се направи времеви кристал и как да бъдат измервани свойствата му, и дори предсказват различните състояния на времевите кристали - еквивалент на твърдо, течно и газово състояния, за новото състояние на материята. Те публикуват работата си в Physical Review Letters, като призовават теоретичната фисика да получи потвърждение от експерименталната..

Въз основа на плана на Яо два независими екипа - един от Университета на Мериленд и един от Харвард - като следват инструкциите, създават свои собствени времеви кристали.

Докато чакаме документацията около изследванията им да бъдат публикувани, трябва да останем скептични. Но фактът, че два отделни екипи са използвали един и същи проект, за да направят времеви кристали от много различни системи, е обещаващ.

В Университета на Мериленд създали времеви кристали от 10 йони итербий, всички с оплетени електронни спинове. После извадили йоните от равновесното им състояние редувайки удари с два лазера. Единия лазер създавал магнитно поле, вторият - частично обръщал спиновете на атомите.

Когато частиците са оплетени, промяната на едната предизвиква едновременна промяна на другата, независимо от разстоянието помежду им. Атомите в един кристал образуват стабилна, повтаряща се структура. Но когато изследователите нарушили времевата симетрия, се случило нещо странно, Системата вибрирала, но не с честотата на лазерите, както би се очаквало.

„Това е същността на времевия кристал. Имаме трептене с определен период, но системата по някакъв начин се синхронизира и се наблюдава трептене с период, в пъти по-голям от първоначалния“, казва Яо.

Времевият кристал на Харвард е друг. Учените го постигнали, като използвали плътно пакетирани центрове с азотната вакантност. И тази абсолютно различна структура също достигнала странното състояние - времеви кристал.

Вселената е пълна с неизвестни за нас неща, но не се притеснявайте - няма да се натъкнете случайно на тресящо се само по себе си желе в ежедневието. Въпреки това времевите кристали, както много други считани за невъзможни (за виждане и пипане) неща, може да променят ежедневието ни, когато навлезат в съвременните технологии.