Нови облик материје: Постоји у времену, али не и у простору

У сукобе студената и полиције умјешао се и нови амерички предсједник Доналд Трамп, који је, до сада невиђено, преко Твитера запретио Универзитету Беркли да ће им ускратити финансирање из федералних фондова јер „не дозвољавају слободу говора".

Истовремено, иза дивовских дрвених врата зграде Ле Конте, једне од култних зграда у средишту кампуса Беркли, у којој је радило више нобеловаца и водећих имена модерне физике, влада тишина. На трећем спрату у источном крилу добро расположени Норман Јао, страсни љубитељ стоног тениса и талентовани доктор физике са Харварда, добио је вијест која, за разлику од већине других, нема везе са Донадллм Трампом.

Наиме, у два одвојена експеримента потврђена је његова необично смјела теоријска идеја, тачније конкретан рецепт да се идеја оствари, о стању материје која не постоји у простору, него у времену – идеја о временским кристалима.

У „обичном" кристалу, који представља унутрашњу структуру чврстих супстанци као што су кухињска со, кварц, лед или какав метал, молекули или јони не лутају унаоколо слободни као код гаса, него су периодично распоређени у простору и граде такозвану кристалну решетку. Физичари их називају чворовима решетке, а врло згодна математика којом се описују омогућила је да се данас подробно разумију разноврсни како класични тако и квантни феномени унутар чврстих тијела (што је имало силне примјене, прије свега у развоју силицијумских технологија).

Норман Јао је смислио начин да направи кристалну решетку чији чворови нису распоређени у просторним димензијама, него у временској. Његов предлог је да се прво ласерском побудом промени једна карактеристика јона у кристалу, да се на примјер обрне магнетни момент, односно спин, како га физичари чешће називају.

Ова промена спина једног јона ће променити спин слиједећег, који ће у низу промјенити следећи итд., али ће доћи и до повратних промјена. Норман Јао је предложио да се тако начини промјена која ће без прекида „путовати" кроз кристал у затвореном кругу. Када ове промјене постану колективно сихронизоване, одрживе и периодичне и кад више не зависе од спољне побуде, оне су распоређене у времену и заправо саме по себи чине временску решетку, односно временски кристал.

Рад у коме је, заједно са неколико колега са Берклија, Јао описао ову методологију, објављен је средином јануара у престижном часопису Physical Review Letters. Будући да је, како то физичари иначе чине, Јаов рад већ био обзнањен у бази АрЏивс, његов ментор са Харварда Михаил Лукин већ је окупио тим који је Јаову технику примјенио на кристалу дијаманта, док је Крис Монро са Универзитета у Мериленду покушао да је тестира на заробљеним јонима итербијума.

Оба експеримента су резултате предала за објаву и оба су показала да временски кристал заиста настаје и да има период који је два пута већи од периода побуде начињене ласером. Кључно код оба експеримента јесте да је временски кристал затворен систем, да му након побуде не треба спољна сила, нити да на било који начин троши енергију интерагујући са спољним свијетом. Од значаја је и да интеракције између јона саме одржавају временски кристал стабилним.

Сама идеја о постојању временских кристала присутна је већ пет година, а први ју је предложио нобеловац Френк Вилчек. Како у чланку о временским кристалима у часопису New Scientist пише Џенифер Оулет, већина физичара је прије ових експеримената била скептична према овој идеји, јер је замисао да нешто путује у бесконачној петљи врло налик на перпетуум мобиле.

Ако се одрже као идеја, временски кристали ће измјенити много тога у модерној физици, од отварања нових поља истраживања до дубљег разумијевања времена и простора, али ће имати и практичну примјену за могућу изградњу такозваних кубита за квантне рачунаре будућности. Друга питања се, наравно, већ сада могу поставити чим пређемо у друга агрегатна стања – постоји ли, по аналогији, временски гас, Или временска течност?

Пратите нас на нашој Фејсбук и Инстаграм страници и Твитер налогу.