Kryształ czasoprzestrzenny

Kryształ czasowy (kryształ czasoprzestrzenny, kryształ czterowymiarowy, kryształ czasu) – teoretyczna struktura powtarzalna w czasie i przestrzeni. Rozszerza pojęcie kryształu na czwarty wymiar[1][2] (tutaj czas jest uznawany za 4 wymiar). Ideę zaproponował noblista Frank Wilczek w roku 2012. Rozmyślał nad pierścieniem utworzonym z cząsteczek, który rotuje, tworząc w ten sposób czasowy kryształ (periodycznie w czasie, co obrót, kryształ jest w tym samym stanie w przestrzeni). Jako że kryształ musi kręcić się bez końca, to system nie może wypromieniowywać swojej rotacyjnej energii[3], w innym wypadku kryształ straciłby szybko energię i przestał się kręcić (więc wtedy by nie był kryształem czterowymiarowym).

W roku 2014 Krzysztof Sacha z Uniwersytetu Jagiellońskiego pokazał, że układ oddziałujących atomów periodycznie zaburzany może zachowywać się jak dyskretny kryształ czasowy[4]. Rok później niezależne pomysły zaproponowały inne grupy[5][6]. W 2016 roku dwa zespoły naukowców opublikowały niezależnie doniesienia o zaobserwowaniu kwantowych kryształów czasu[7][8].

Teoria i odkrycia kryształów czasowych dają szansę na postęp w zakresie teorii fizycznych (m.in. kosmologicznych oraz czarnych dziur), a także mogą pozwolić na budowę zegarów o większej niż dotąd dokładności[9].

PrzypisyEdytuj

  1. Bob Yirka: Physics team proposes a way to create an actual space-time crystal. phys.org, 2012-07-09. [dostęp 2017-01-28].
  2. Natalie Wolchover, Perpetual Motion Test Could Amend Theory of Time, „Quanta Magazine”, 25 kwietnia 2013 [dostęp 2017-01-28] [zarchiwizowane z adresu 2013-05-01].
  3. How to Build A Space-Time Crystal, MIT Technology Review, 26 czerwca 2012 [dostęp 2017-01-28].
  4. Krzysztof Sacha, Modeling spontaneous breaking of time-translation symmetry,, „Physical Review A”, 91, 2015, s. 033617, DOI10.48550/arXiv.1410.3638, arXiv:1410.3638.
  5. Vedika Khemani i inni, Phase Structure of Driven Quantum Systems, „Phys. Rev. Lett.”, 116, 2016, s. 250401, DOI10.1103/PhysRevLett.116.250401.
  6. Dominic V. Else, Bela Bauer, Chetan Nayak, Floquet Time Crystals, „Phys. Rev. Lett.”, 117, 2016, s. 090402, DOI10.1103/PhysRevLett.117.090402.
  7. J. Zhang i inni, Observation of a Discrete Time Crystal, „arXiv”, 1609.08684, 2016, arXiv:1609.08684.
  8. Soonwon Choi i inni, Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system, „arXiv”, 1610.08057, 2016, arXiv:1610.08057.
  9. Frank Wilczek, Kryształy czasowe, „Świat Nauki”, 340, 12, 2019, s. 22-27, ISSN 0867-6380.

BibliografiaEdytuj

  • H. Brown, R. Bulow, J. Neubuser, H. Wondratschek, H. Zassenhaus, Crystallographic Groups of Four-Dimensional Space. Wiley, New York, 1978
  • T. Toffoli. A pedestrian's introduction to spacetime crystallography. „IBM Journal of Research and Development”. 48 (1), s. 13-29, 2004. DOI: 10.1147/rd.481.0013. 
  • Frank Wilczek, Time Crystals, www.ctc.cam.ac.uk [dostęp 2017-01-28]. [slajdy z prezentacji]
  • Frank Wilczek, Quantum Time Crystals, „Physical Review Letters”, 16, 109, 2012, s. 160401, DOI10.1103/PhysRevLett.109.160401.
  • Alfred Shapere, Frank Wilczek, Classical Time Crystals, „arXiv”, 1202.2537, 2012, DOI10.48550/arXiv.1202.2537, arXiv:1202.2537.
  • Krzysztof Sacha, Jakub Zakrzewski, Time Crystals: a review, „Reports on Progress in Physics”, 81, 2018, s. 016401, DOI10.1088/1361-6633/aa8b38.