Ce este un cristal cuantic al timpului?

Cu doar zece ani în urmă, fizicianul Franck Wilczek, laureat al Premiului Nobel, de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), SUA, a scris o lucrare în care reflectă asupra proprietăților potențiale ale unui obiect teoretic pe care el l-a numit cristal cuantic al timpului. Spre surprinderea multora, de-a lungul ultimilor câțiva ani, acele cristale cuantice ale timpului au fost găsite în abundență atât în experimentele specifice de laborator, cât și în lucruri comune, precum jucăriile pentru copii.

După cum este cazul adesea, natura exactă a acestor obiecte nu este pe deplin înțeleasă. Ca să aflăm ce este un cristal cuantic al timpului, ne vom întreba mai întâi, ce este un cristal? Să ne gândim la un spațiu gol, ca o foaie albă de hârtie, care se întinde cât vezi cu ochii. Nu există niciun punct special, pentru că fiecare punct este același.

• De ce avem unghii la picioare?
• Ce fac insectele iarna?

Aici intervine simetria translațională. Niciun punct nu este special, însă să ne imaginăm că hârtia este reprezentată grafic, la fel ca foile pe care le-am folosi la lecțiile de matematică. Acum, vom avea o mulțime de spațiu gol, dar, din când în când, vom avea linii și colțuri. Aceasta este o structură regulată repetitivă. Într-un cristal regulat, de la diamante la fulgi de zăpadă, atomii sunt organizați în modele repetitive ca cel mai menționat anterior, potrivit IFL Science.

Ce este un cristal al timpului?

Într-un cristal al timpului, simetria acestuia este distrusă. Un cristal al timpului este o colecție de atomi care pot exista în orice combinație, dar la intervale regulate, aceștia sfârșesc în același model, din nou și din nou.

Ca să vizualizăm fenomenul, să ne gândim la trei dintre cei mai apropiați sateliți ai lui Jupiter: Io, Europa și Ganymede. Se spune că perioada lor orbitală se află în rezonanță. La fiecare patru orbite ale lui Io, Europa efectuează două, iar Ganymede una. Astfel, în aproximativ fiecare săptămână, modelul în sine se repetă.

Aceasta este o analogie bună pentru cristalul timpului. Trebuie să adăugăm un alt ingredient special care poate fi găsit doar în lumea cuantică. Sistemul nu pierde energie în favoarea mediului înconjurător. De fapt, sistemul se schimbă și se mișcă fără energie. Una dintre cerințe este ca aceste sisteme să fie la cel mai mic nivel de energie, astfel încât să nu o poată consuma.

Modelul de creare al cristalului cuantic al timpului, o excepție a termodinamicii

S-ar putea să vă gândiți că acest lucru seamănă foarte mult cu mișcarea perpetuă, iar acest lucru este interzis în mod explicit de cea de-a doua lege a termodinamicii, care explică faptul că entropia unui sistem izolat crește întotdeauna. Acestea reprezintă un caz limită. Entropia acestor cristale de timp rămâne aceeași.

Aceste obiecte sunt cunoscute doar de câțiva ani, dar cercetătorii caută posibile aplicații în computerele cuantice, cum ar fi potențialul de stocare a memoriei în viitor.

Vă mai recomandăm și: 

Motivele pentru care sonda solară Parker nu se va topi în apropierea Soarelui: puţină termodinamică şi inginerie de vârf

Premiul Nobel pentru Fizică 2022, acordat lui Alain Aspect, John F. Clauser și Anton Zeilinger

Marcarea mormintelor cu cristale, o practică a oamenilor preistorici

Cercetătorii au observat un comportament nou și ciudat la cristalele electronice