Вчені створюють перші в історії видимі кристали часу за допомогою світла
Вчені розробили перший раз кристали, які видно людському оку, і одного разу вони могли б зробити свій шлях на 100 доларів. Створення часових кристалів, видимих під мікроскопами, може відкрити ряд нових застосувань.
Кристали часу з'являються з перегинів, які з'являються, коли світло світиться на рідкі кристали - так само, як і ті, що знаходяться всередині РК-екранів.
На відміну від попередніх кристалів часу, ці «психоделічні тигрові смуги» видно, кажуть дослідники . Це дає вченим нове вікно для дослідження цієї химерної фази матерії, а також має ряд практичних застосувань, від телекомунікацій до конструкцій проти підробки та зберігання даних.
"Їх можна спостерігати безпосередньо під мікроскопом і навіть, в особливих умовах, неозброєним оком", - сказав провідний автор дослідження Ханцін Чжао, аспірант кафедри фізики Університету Колорадо Боулдер.
Вперше запропоновані в 2012 році лауреатом Нобелівської премії фізиком Френком Вільчеком, кристали часу - це групи частинок, які повторюються в часі, так само, як і інші кристали, що повторюються в космосі. Така поведінка інтригує фізиків — фізичні закони повністю симетричні в просторі і в основному в часі, що призводить до однакових результатів, незалежно від їх напрямку в просторі або часі.
Але кристали порушують цю симетрію, влаштовуючи себе в бажаному просторовому напрямку. Це означає, що, незважаючи на те, що фізичні закони зберігають свою основну симетрію, ці закони створюють різні результати для кристалів залежно від напрямку, в якому вони діють.
І так само, як кристали порушують симетрію в просторі, кристали часу розбивають їх у часі. Вони існують в мінімально можливій енергії, дозволеної квантовою механікою, і коливаються між двома станами, не сповільнюючись.
Ці чудові властивості призвели до тверджень, що часові кристали є вічними машинами руху, які порушують другий закон термодинаміки, але це не так. Кристали, які приводяться в рух фотонами, або легкими частинками, не можуть втратити або отримати енергію; все, що їх вражає, змушує їх повторювати свої дводержавні перемішування.
З моменту пропозиції Вілчека фізики створили та вивчили кристали часу всередині алмазів, квантових комп'ютерів та атомів рубідію, збуджених у сотні разів більше свого типового розміру. Проте ці кристали не можна безпосередньо побачити, і замість цього вивчаються через коливання лазерного світла.
Щоб спроектувати свої видимі кристали часу, дослідники, що стоять за новим дослідженням, затиснули рідкі кристали - молекули у формі стрижня, які поводяться як тверді речовини, так і рідини - між двома шматками скла, покритими барвниками. Якщо вони здавлені в правильному напрямку, ці молекули утворюють злами, які можуть рухатися і навіть вести себе як атоми.
"У вас є ці повороти, і ви не можете легко їх видалити", - сказав співавтор дослідження Іван Смальюх, професор фізики в Університеті Колорадо Боулдер. "Вони поводяться як частинки і починають взаємодіяти один з одним".
Сяючи світлом на скляних шматках, вчені змусили молекули барвників, що покривають їх, зміщуватися у відповідь і стискати рідкі кристали по черзі, утворюючи тисячі нових зламів, які танцювали через розчин у взаємодії, яка регулярно повторювалася з часом. Навіть коли дослідники підвищували або знижували температуру, рухи перегинів залишалися незмінними.
«Все народжується з нічого», – сказав Смалюх. "Все, що ви робите, це просвічуєте світло, і весь цей світ кристалів часу з'являється". Крім досягнень у фундаментальній фізиці, дослідники кажуть, що їх нова система може одного разу бути розроблена в «часові водяні знаки», чиї чіткі моделі ускладнять підробку більш високих купюр номіналів. Укладання кристалів також може створити ще більш складні шаблони, які можуть зберігати велику кількість даних.
«Ми не хочемо зараз встановлювати обмеження на заявки», – сказав Смалюх. "Я думаю, що є можливості підштовхнути цю технологію у всіх напрямках". 9 вересня 2025 року
Коментарі
Дописати коментар