Κρύσταλλοι χρόνου - πώς οι επιστήμονες δημιούργησαν μια νέα κατάσταση ύλης

Οι κρύσταλλοι του χρόνου είναι μια νέα κατάσταση της ύλης που παραβιάζει τους νόμους της θερμοδυναμικής και εκθέτει συμμετρία χρονικής αντιστροφής. Πρώτα θεωρήθηκαν το 2012 από τον Frank Wilczek, έναν φυσικό βραβευμένο με το βραβείο Νόμπελ στο MIT, και έκτοτε έχουν αποτελέσει αντικείμενο έντονης έρευνας. Το 2017, μια ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο του Maryland, με επικεφαλής τον Christopher Monroe, δημιούργησε το πρώτο Crystal Time Crystal σε εργαστηριακό περιβάλλον.

Οι κρύσταλλοι χρόνου κατασκευάζονται με ταχέως περιστρέφοντας ένα σύννεφο ατόμων σε ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση ύλης στην οποία τα άτομα περιστρέφονται συνεχώς προς την ίδια κατεύθυνση, αλλά η συνολική ενέργεια του συστήματος δεν αλλάζει. Αυτό παραβιάζει τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ο οποίος δηλώνει ότι η εντροπία ενός κλειστού συστήματος πρέπει πάντα να αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου.

Οι κρύσταλλοι χρόνου βρίσκονται ακόμα στα αρχικά τους στάδια ανάπτυξης, αλλά έχουν τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για τη φυσική. Θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες τεχνολογίες όπως οι κβαντικοί υπολογιστές και τα εξαιρετικά προγράμματα ρολόγια.

Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πώς δημιουργήθηκαν κρύσταλλοι χρόνου σε εργαστηριακό περιβάλλον:

1. Οι επιστήμονες ξεκίνησαν με ένα σύννεφο περίπου 10.000 ατόμων ytterbium.

2. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν ένα λέιζερ για να δροσίσουν τα άτομα σε σχεδόν απόλυτο μηδέν.

3. Στη συνέχεια εφάρμοσαν ένα μαγνητικό πεδίο στα άτομα.

4. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν ένα δεύτερο λέιζερ για να περιστρέψουν γρήγορα τα άτομα στο μαγνητικό πεδίο.

5. Αυτό δημιούργησε μια κατάσταση ύλης στην οποία τα άτομα περιστρέφονταν συνεχώς προς την ίδια κατεύθυνση, αλλά η συνολική ενέργεια του συστήματος δεν άλλαξε.

6. Οι επιστήμονες έθεσαν στη συνέχεια τις ιδιότητες του κρύσταλλο χρόνου χρησιμοποιώντας μια ποικιλία τεχνικών.

Οι επιστήμονες ήταν σε θέση να δείξουν ότι ο χρόνος Crystal έδειξε συμμετρία χρονικής αναστροφής. Αυτό σημαίνει ότι ο κρύσταλλος χρόνου μπορεί να αντιστραφεί εγκαίρως και θα εξακολουθεί να συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο. Αυτό παραβιάζει τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ο οποίος δηλώνει ότι η εντροπία ενός κλειστού συστήματος πρέπει πάντα να αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου.

Η δημιουργία κρύσταλλων χρόνου σε εργαστηριακό περιβάλλον αποτελεί σημαντική ανακάλυψη στη φυσική. Έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για τη φυσική και να οδηγήσει σε νέες τεχνολογίες όπως οι κβαντικοί υπολογιστές και τα εξαιρετικά προγενέστερα ρολόγια.