Novi oblik materije: Postoji u vremenu, ali ne i u prostoru

Slavni Univerzitet u Berkliju u Kaliforniji u središtu je medijske pažnje nakon izrazito nasilnih protesta 1500 studenata protiv nastupa ekstremnog desničara Mila Janopulusa. U sukobe studenata i policije umešao se i novi američki predsednik Donald Tramp, koji je, do sada neviđeno, preko Tvitera zapretio Univerzitetu Berkli da će im uskratiti finansiranje iz federalnih fondova jer „ne dozvoljavaju slobodu govora“.

Izvor:
Foto: Thinkstock
Foto: Thinkstock

Piše: S. Bubnjević

Izvor: Elementarium.cpn.org

Istovremeno, iza divovskih drvenih vrata zgrade Le Konte, jedne od kultnih zgrada u središtu kampusa Berkli, u kojoj je radilo više nobelovaca i vodećih imena moderne fizike, vlada tišina. Na trećem spratu u istočnom krilu dobro raspoloženi Norman Jao, strasni ljubitelj stonog tenisa i talentovani doktor fizike sa Harvarda, dobio je vest koja, za razliku od većine drugih, nema veze sa Donadllm Trampom.

Naime, u dva odvojena eksperimenta potvrđena je njegova neobično smela teorijska ideja, tačnije konkretan recept da se ideja ostvari, o stanju materije koja ne postoji u prostoru, nego u vremenu – ideja o vremenskim kristalima.

U „običnom“ kristalu, koji predstavlja unutrašnju strukturu čvrstih supstanci kao što su kuhinjska so, kvarc, led ili kakav metal, molekuli ili joni ne lutaju unaokolo slobodni kao kod gasa, nego su periodično raspoređeni u prostoru i grade takozvanu kristalnu rešetku. Fizičari ih nazivaju čvorovima rešetke, a vrlo zgodna matematika kojom se opisuju omogućila je da se danas podrobno razumeju raznovrsni kako klasični tako i kvantni fenomeni unutar čvrstih tela (što je imalo silne primene, pre svega u razvoju silicijumskih tehnologija).

Norman Jao je smislio način da napravi kristalnu rešetku čiji čvorovi nisu raspoređeni u prostornim dimenzijama, nego u vremenskoj. Njegov predlog je da se prvo laserskom pobudom promeni jedna karakteristika jona u kristalu, da se na primer obrne magnetni moment, odnosno spin, kako ga fizičari češće nazivaju.

Ova promena spina jednog jona će promeniti spin sledećeg, koji će u nizu promeniti sledeći itd., ali će doći i do povratnih promena. Norman Jao je predložio da se tako načini promena koja će bez prekida „putovati“ kroz kristal u zatvorenom krugu. Kada ove promene postanu kolektivno sihronizovane, održive i periodične i kad više ne zavise od spoljne pobude, one su raspoređene u vremenu i zapravo same po sebi čine vremensku rešetku, odnosno vremenski kristal.

Rad u kome je, zajedno sa nekoliko kolega sa Berklija, Jao opisao ovu metodologiju, objavljen je sredinom januara u prestižnom časopisu Physical Review Letters. Budući da je, kako to fizičari inače čine, Jaov rad već bio obznanjen u bazi ArXivs, njegov mentor sa Harvarda Mihail Lukin već je okupio tim koji je Jaovu tehniku primenio na kristalu dijamanta, dok je Kris Monro sa Univerziteta u Merilendu pokušao da je testira na zarobljenim jonima iterbijuma.

Oba eksperimenta su rezultate predala za objavu i oba su pokazala da vremenski kristal zaista nastaje i da ima period koji je dva puta veći od perioda pobude načinjene laserom. Ključno kod oba eksperimenta jeste da je vremenski kristal zatvoren sistem, da mu nakon pobude ne treba spoljna sila, niti da na bilo koji način troši energiju interagujući sa spoljnim svetom. Od značaja je i da interakcije između jona same održavaju vremenski kristal stabilnim.

Sama ideja o postojanju vremenskih kristala prisutna je već pet godina, a prvi ju je predložio nobelovac Frenk Vilček. Kako u članku o vremenskim kristalima u časopisu New Scientist piše Dženifer Oulet, većina fizičara je pre ovih eksperimenata bila skeptična prema ovoj ideji, jer je zamisao da nešto putuje u beskonačnoj petlji vrlo nalik na perpetuum mobile.

Ako se održe kao ideja, vremenski kristali će izmeniti mnogo toga u modernoj fizici, od otvaranja novih polja istraživanja do dubljeg razumevanja vremena i prostora, ali će imati i praktičnu primenu za moguću izgradnju takozvanih kubita za kvantne računare budućnosti. Druga pitanja se, naravno, već sada mogu postaviti čim pređemo u druga agregatna stanja – postoji li, po analogiji, vremenski gas, Ili vremenska tečnost?

Nauka

Koliko prave nauke ima u naučnim časopisima?

Grupa istraživača poslala je lažne radne biografije na adrese 360 naučnih časopisa u ime izmišljenog poljskog doktora, čije je ime prevedeno s poljskog jezika glasilo Dr Prevara (engl. Dr. Fraud). Čak 48 časopisa sa velikim zadovoljstvom je imenovalo lažnog doktora u svoj uređivački odbor.

Nauka petak 24.03. 17:55 Komentara: 3

Neverovatni snimci najmanjih živih bića

Mikroskopi nam omogućavaju da posmatramo čak i najsitnije postojeće predmete i bića, ali se ograničenja javljaju kod uočavanja pokreta. Nekada je potrebno da prođu sati, pa čak i dani da bi se neki pokret uočio.

Nauka četvrtak 23.03. 11:27 Komentara: 4

One pomeraju granice nauke

Povodom obeležavanja deset godina osnivanja Evropskog istraživačkog saveta (European Research Council, ERC), koji dodeljuje jedan od najprestižnijih grantova u okviru programa Horizont 2020. Evropske komisije, Institut BioSens, Institut za fiziku u Beogradu i Univerzitet u Novom Sadu priključili su se institucijama širom Evrope u organizovanju niza događaja kojim obeležavaju dosadašnje uspehe.

Nauka utorak 14.03. 08:16 Komentara: 0

Sedam planeta: Otkriće i posledice

Tri od sedam planeta koje su nedavno otkrivene imaju uslove u kojima se može zamisliti život, rečeno je na skupu "Sedam planeta, otkriće i posledice" u organizaciji Centra za promociju nauke.

Nauka sreda 8.03. 08:47 Komentara: 10

"Nauku finansiraju poreski obveznici"

Prošle nedelje Srbiju je prvi put posetio Robert-Jan Smits, generalni direktor Glavne uprave za istraživanje i inovacije Evropske komisije. Mada njegova poseta nije privukla veliku medijsku pažnju, ona je bila gotovo istorijska za naučnu zajednicu u Srbiji.

Nauka utorak 7.03. 08:15 Komentara: 7

Krvavi minerali

Konfliktni minerali nalaze se u džepovima, torbama i rančevima skoro svakog od nas. Vaš mobilni telefon i laptop rade zahvaljujući ovakvim materijalima. Nadimak „konfliktni“ duguju svom poreklu, zbog toga što su najveća nalazišta na svetu smeštena duboko u ratnim zonama država Centralne Afrike, najviše u DR Kongo.

Nauka ponedeljak 27.02. 17:50 Komentara: 1
strana 1 od 132 idi na stranu