Топ-100

Когда физика круче, чем фантастика: ученые открыли новый вид материи — временные кристаллы

0

Впер­вые кри­стал­лы вре­ме­ни — или тем­по­раль­ные кри­стал­лы — были пред­ска­за­ны нобе­лев­ским лау­ре­а­том по физи­ке Фрэн­ком Виль­че­ком не так дав­но — в 2012 году. Одна­ко в про­шлом году впер­вые уда­лось под­твер­дить тео­рию экс­пе­ри­мен­таль­но — уче­ным бук­валь­но уда­лось вос­со­здать этот зага­доч­ный вид мате­рии у себя в лаборатории.

Если обыч­ный кри­сталл — это такая фор­ма твер­дой мате­рии, у кото­рой струк­ту­ра повто­ря­ет­ся в про­стран­стве, но оста­ет­ся неиз­мен­ной во вре­ме­ни, то тем­по­раль­ный кри­сталл пери­о­ди­че­ски меня­ет свою струк­ту­ру и во вре­ме­ни тоже, видо­из­ме­ня­ясь и затем вновь при­ни­мая изна­чаль­ную кон­струк­цию через опре­де­лен­ные интер­ва­лы. Если при­выч­ные ассо­ци­а­ции с кри­стал­ла­ми для боль­шин­ства людей — это алма­зы и аме­ти­сто­вые кам­ни, то для тео­ре­ти­че­ских физи­ков это совер­шен­но новый тип материи.

Фотография: Когда физика круче, чем фантастика: ученые открыли новый вид материи — временные кристаллы №1 - BigPicture.ru

При­выч­ная нам твер­дая мате­рия не меня­ет сво­ей струк­ту­ры во вре­ме­ни — услов­ная угле­род­ная решет­ка алма­за, извест­ная всем по школь­но­му учеб­ни­ку химии, оста­ет­ся такой, какая есть, и не дви­га­ет­ся без при­ме­не­ния к ней энер­гии, нахо­дясь в рав­но­ве­сии в сво­ем основ­ном состо­я­нии. У кри­стал­лов вре­ме­ни же атом­ная решет­ка повто­ря­ет­ся и во вре­ме­ни — это озна­ча­ет, что основ­ное состо­я­ние таких кри­стал­лов — это дви­же­ние. Фак­ти­че­ски это такой вид мате­рии, кото­рый нико­гда не нахо­дит­ся в экви­либ­ри­уме. Для ана­ло­гии пред­ставь­те себе желе, кото­рое, после того, как в него ткну­ли паль­цем, бес­ко­неч­но колеблется. 

Образ­но гово­ря, это и уда­лось сде­лать двум неза­ви­си­мым груп­пам уче­ных — одна исполь­зо­ва­ла для созда­ния сре­ды лазер­ное облу­че­ние, дру­гая — мик­ро­вол­но­вое. Дело в том, что изна­чаль­ная тео­рия о том, что тем­по­раль­ные кри­стал­лы, име­ю­щие дина­мич­ную при­ро­ду, могут суще­ство­вать в пол­но­стью ста­тич­ной тем­пе­ра­тур­ной сре­де, как утвер­ждал автор идеи Виль­чек, пре­тер­пе­ла изме­не­ния. На сего­дняш­ний день тео­ре­ти­ки сошлись на том, что необ­хо­ди­мо спер­ва спро­во­ци­ро­вать дви­же­ние. Это было дока­за­но Нор­ма­ном Яо из уни­вер­си­те­та Берк­ли, кото­рый пер­вым рас­пи­сал подроб­ную инструк­цию для полу­че­ния вре­мен­но­го кри­стал­ла в лабо­ра­тор­ных условиях.

Фотография: Когда физика круче, чем фантастика: ученые открыли новый вид материи — временные кристаллы №2 - BigPicture.ru

Чего же имен­но доби­лись экс­пе­ри­мен­та­то­ры? Одна груп­па уче­ных при­ме­ня­ла лазер для того, что­бы запу­стить в дви­же­ние отдель­ные части­цы (то есть сби­ва­ла отдель­ные ионы с оси) и на выхо­де полу­чить хао­тич­ное дви­же­ние всех частиц в цепоч­ке. Вто­рая груп­па уче­ных, воз­глав­ля­е­мая извест­ным рос­сий­ско-аме­ри­кан­ским физи­ком Миха­и­лом Луки­ным, дей­ство­ва­ла по тому же прин­ци­пу, толь­ко исполь­зо­ва­ла для это­го мик­ро­вол­но­вое излу­че­ние. В обо­их слу­ча­ях инте­рес­но то, что через опре­де­лен­ные интер­ва­лы вре­ме­ни все части­цы в цепоч­ке, при­ве­ден­ные ранее в дви­же­ние, воз­вра­ща­лись «в ряд», то есть при­ни­ма­ли свою изна­чаль­ную струк­ту­ру — таким обра­зом уда­лось полу­чить тот самый вре­мен­ной кри­сталл, чья струк­ту­ра повто­ря­лась во времени.

Фотография: Когда физика круче, чем фантастика: ученые открыли новый вид материи — временные кристаллы №3 - BigPicture.ru Миха­ил Лукин

Нор­ман Яо так­же утвер­ждал, что у вре­мен­но­го кри­стал­ла могут быть раз­ные фазы — как и у любо­го твер­до­го веще­ства. И хотя на сего­дняш­ний день о воз­мож­ном при­ме­не­нии вре­мен­ных кри­стал­лов мож­но толь­ко дога­ды­вать­ся, в целом спо­соб­ность рабо­тать с тако­го рода мате­ри­ей может ока­зать­ся полез­ной в тех­но­ло­ги­ях ком­пью­тер­ной памя­ти и шиф­ро­ва­ния и в пони­ма­нии кван­то­вой физи­ки. Бес­спор­но одно — экс­пе­ри­мен­таль­ное под­твер­жде­ние суще­ство­ва­ния вре­мен­ных кри­стал­лов явля­ет­ся гигант­ским про­ры­вом в нау­ке и может при­ве­сти к каче­ствен­но новым тех­но­ло­ги­ям в будущем. 

Смот­ри­те так­же: 10 науч­ных откры­тий 2017 года, кото­рые зву­чат как фантастика

А вы знали, что у нас есть Instagram и Telegram?

Подписывайтесь, если вы ценитель красивых фото и интересных историй!

Популярное

Самые горячие темы

Новости партнеров

Загрузка...

Новые посты

Ей платят за то, что она тратит: доминатрикс, на общение с которой мужчины спускают огромные суммы

Ей платят за то, что она тратит: доминатрикс, на общение с которой мужчины спускают огромные суммы

«Гнездо Кетцалькоатля» — самый безумный дом, который можно снять на Airbnb

«Гнездо Кетцалькоатля» — самый безумный дом, который можно снять на Airbnb

В Нью-Йорке живет кот Писко, который как две капли воды похож на кота из Шрека

В Нью-Йорке живет кот Писко, который как две капли воды похож на кота из Шрека

25 смешных фото из серии «Если в детской стало тихо – начинай переживать!»

25 смешных фото из серии «Если в детской стало тихо – начинай переживать!»

22 фото балконов и лоджий, которые вызывают восхищение, смех и много вопросов

22 фото балконов и лоджий, которые вызывают восхищение, смех и много вопросов

Внешность обманчива: многодетный отец не может найти жилье из-за тату на лице

Внешность обманчива: многодетный отец не может найти жилье из-за тату на лице

У синего цвета свои легенды

У синего цвета свои легенды

Незапятнанная репутация: 7 мест в кухне, где прячется грязь, и советы, как от нее избавиться

Незапятнанная репутация: 7 мест в кухне, где прячется грязь, и советы, как от нее избавиться

10 крутых находок на AliExpress, которые понравятся каждому

10 крутых находок на AliExpress, которые понравятся каждому

История Галины Логиновой, сбежавшей из СССР, и сделавшей дочку звездой Голливуда

История Галины Логиновой, сбежавшей из СССР, и сделавшей дочку звездой Голливуда

В Швейцарии разрешили использование капсулы для суицида Sarco

В Швейцарии разрешили использование капсулы для суицида Sarco

30 лучших работ с международного конкурса свадебной фотографии

30 лучших работ с международного конкурса свадебной фотографии