Mohou existovat kvantové časové krystaly?  
Po měsících dohadů se miska vah osudu naklonila v neprospěch zajímavého konceptu kvantových časových krystalů, teoretických systémů s věčnými periodickými kmity, které by nevyzařovaly žádnou rotační energii.

 

Zvětšit obrázek
Prozatím jen fantaskní krystal soli kamenné. Kredit: Didier Descouens, Wikimedia Commons.


Tak trochu mimo stínové válčení Blízkého Východu, zbrusu nové prince či vypouštění parlamentů se mezi odborníky již několik měsíců odehrává vědecká bitva o kvantové časové či časoprostorové krystaly (quantum time crystals). Na jejím počátku byl bláznivý nápad Franka Wilczeka z MIT, nobelisty za objev asymptotické svobody v teorii silné interakce. Loni ho napadlo, že by mohly existovat pohybující se objekty s nulovou energií a navrhl teoretické struktury, v nichž se odehrávají periodické oscilace ve stavu s nulovou energií. Čili kvantové časové krystaly, periodické v čase i prostoru.

 

Zvětšit obrázek
Patrick Bruno. Kredit: ESRF.


Tongcang Li z Kalifornské univerzity v Berkeley s kolegy poté navrhli systém kvantových časových krystalů, založený na iontech beryllia, které běhají kolem dokola v magnetické iontové pasti při téměř absolutním mrazu 10 na mínus devátou kelvinu. Badatelé měli za to, že by ve vhodném magnetickém poli tyto ionty mohly obíhat navěky. Samotný Wilczek časem ještě vymyslel mechanismus počítacího stroje, který by využíval časové krystaly. Také se spekulovalo o tom, že by struktury s časovými krystaly mohly přežít tepelnou smrt vesmíru – nesmírně vzdálený teoretický okamžik, kdy by se vyčerpala veškerá využitelná energie vesmíru, pokud by náš vesmír mezitím neskončil jiným způsobem.


 

Zvětšit obrázek
Frank Wilczek (2007). Kredit: Kenneth C. Zirkel, Wikimedia Commons.

Kvantové časové krystaly si získaly své fanoušky, ale také zaryté protivníky. V čele šiku odpůrců konceptu táhne Patrick Bruno z European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) ve francouzském Grenoblu, který se dlouhodobě snaží popřít existenci spontánní rotace ve stavu s nulovou energií. Wilczek pracuje s rotujícími solitony, čili izolovanými vlnami, které si při stálé rychlosti pohybu drží svůj tvar, ve stavu s nulovou energií. Podle Bruna ale tyto solitony existují ve stavu o vyšší energii. Bruno se také domnívá, že systém s rotačním pohybem ve stavu s nulovou energií může vyzařovat energii ve formě elektromagnetických vln, což podle Wilczeka nedělá.


 

Zvětšit obrázek
Princip časového krystalu. Kredit: Xiang Zhang group, US DoE.

Bruno se navíc před pár dny vytasil s další námitkou, podle níž systémy s částicemi, které obíhají v jednorozměrném magnetickém prstenci, vždycky zvýší svoji energii, takže pak již nejsou ve stavu s nulovou energií. Své argumenty vystavěl na první pohled velmi nedobytně, přičemž vycházel z prací nobelisty Anthonyho Leggettse o rotačních vlastnostech supratekutin (superfluids). Kritický průšvih je prý v tom, že Wilczekem navržené časové krystaly jsou povahou izolátory a je prý zoufale beznadějné se je snažit přimět hýbat se v magnetickém poli.


Až čas ukáže, jestli kvantové časové krystaly mohou existovat anebo ne. Bruno tvrdí, že rozmetal všechny doposud navržené realistické modely časových krystalů. Zároveň ale sám přiznává, že se může objevit nové, překvapivé řešení, které by vdechlo časovým krystalům nový život. Do té doby se očividně spokojený Bruno hodlá věnovat jiným záležitostem.

 

 

 


Literatura

PhysOrg 22.8. 2013, Physical Review Letters 111: 070402, Wikipedia (Space-time crystal, Soliton).

Datum: 24.08.2013 19:02
Tisk článku

 -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní:  Kč
cena:  Kč



Diskuze:

K čemu to

Michal Lenc,2013-09-02 19:31:42

Doufám, že nebudu znít jako buran, ale k čemu je to dobré? Tím myslím, chápu objevování exoplanet, pokusy s antigravitací a warpovým pohonem. Nebo to jsou věci u kterých se praktičnost vyloupne až časem jako u kvantového počítače?
Nějaký nástin, k čemu lze takový výzkum použít by byl skvělý.

Odpovědět

Jiří Havránek,2013-08-25 15:03:47

K lepšímu pochopení, vlastní anuloid by byl metastabilní strukturou vakua pro v = c. Existenci kvantových časových krystalů je dle mne pravděpodobná a existuje nejméně jedna struktura vakua, která vyhovuje efektům. Pro případnou diskusi má redakce text k publikování a je škoda, že není prostor pro publikaci v češtině i když nejméně 3 dílčí představy publikováné v nedávné době jako výstupy univerzit či ústavů jsou kompatibilní nebo jdou stejným směrem, či přímo výchozí předpoklady potvrzují. Je to škoda, před 100 roky jsme byli v epicentru dění, ale to se zde skutečně vedla svobodná vědecká diskuse.

Odpovědět


co vám brání

Lukáš Píše,2013-08-27 15:24:14

Vemte tedy existující materiály vytvořte znich přehledný komplexní a srozumitelný článek v češtině a zašlete jej redakci a věřím ,že jej ráda zveřejní a pokud bude téma dost přehledné a zajímavé určitě se diskutující na toto téma najdou.

Odpovědět

-

Jiří Havránek,2013-08-25 12:58:37

divím se, že nepoužil jako výchozí představu anuloid, i když ta jeho trubice je nebo může být natažením anuloidu. Anuloid je jako tvar vlny dobře představitelným kandidátem pro foton či jeho vlnové složky.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace