Naukowcy odkryli nową formę kryształu czasu, zwaną „rondo czasu”, która podważa ogólnie przyjęte rozumienie porządku doczesnego. Kryształ ten wykazuje unikalne połączenie porządku i chaosu, oscylując według wzoru, który powtarza się w dłuższych skalach czasowych pomimo krótkoterminowej nieprzewidywalności. Odkrycie to otwiera nowe możliwości badania fundamentalnej natury czasu i zdolności materii do utrzymywania struktury czasowej.
Poza tradycyjnymi kryształami czasu
Po raz pierwszy wysunięto teorię w 2012 r. i zaobserwowano w 2016 r., kryształy czasu to materiały, których atomy wibrują według powtarzalnych wzorów bez potrzeby dostarczania energii z zewnątrz. W przeciwieństwie do zwykłych kryształów o powtarzających się układach przestrzennych, kryształy czasu wykazują okresowość w samym czasie. Niedawno odkryte tymczasowe rondo poszerza tę koncepcję.
Zamiast być ściśle powtarzalny, kryształ ten przechodzi przez okresy porządku i nieporządku. Przypomina to muzyczne rondo – kompozycję, w której powtarzający się temat przeplata się z kontrastującymi wariacjami. Jak zauważyli badacze, wzór przypomina „Rondo a la Turkish” Mozarta, stąd nazwa.
Porządek w chaosie
Układ eksperymentalny obejmował manipulowanie defektami w skali atomowej – w szczególności centrami wakancji azotu – w siatce diamentu. Używając precyzyjnie dobranych w czasie impulsów laserowych, naukowcy hiperpolaryzowali jądra węgla-13 i ułożyli ich spiny w mieszaninę okresowych i losowych wzorców.
Kluczowym odkryciem było to, że pomimo krótkotrwałego zaburzenia w każdym cyklu impulsu, ogólny stan kryształu powtarzał się na początku każdego nowego cyklu. To zachowanie jest podobne do światła stroboskopowego rejestrującego powtarzający się wzór na kręcącym się kole: poszczególne klatki mogą wydawać się chaotyczne, ale ogólny ruch jest przewidywalny.
Kodowanie informacji w czasie
Aby zademonstrować sterowność, badacze zakodowali nawet tekst w taktowaniu impulsów laserowych przy użyciu standardowego formatu ASCII. Wiadomość brzmiała: „Eksperymentalna obserwacja tymczasowego krystalicznego ronda. Zaburzenie czasowe porządku czasoprzestrzennego”.
Chociaż nie ma to bezpośredniego zastosowania praktycznego, sugeruje, że można manipulować porządkiem czasowym w celu przekazywania informacji.
Implikacje dla fizyki podstawowej
Odkrycie czasowego krystalicznego ronda poszerza nasze zrozumienie porządku doczesnego poza ścisłą okresowość. Długoterminowe, stabilne współistnienie dalekosiężnego porządku czasowego i zaburzeń mikromotorycznych w krótkich skalach czasowych sugeruje, że materia może zachować strukturę w czasie, nawet poddana działaniu sił chaotycznych.
Badania te otwierają nowe możliwości badania fundamentalnej natury czasu i zdolności materii do utrzymywania struktury czasowej, co potencjalnie prowadzi do przełomów w fizyce kwantowej i materiałoznawstwie.
Zdolność kontrolowania i manipulowania porządkiem doczesnym może mieć dalekosiężne konsekwencje, nawet jeśli praktyczne zastosowania pozostają odległe. Kryształowe Rondo Czasu stanowi znaczący krok w kierunku wykorzystania mocy samego czasu.
