Obyčejný set pro děti na pěstování barevných krystalů připravil vědcům překvapení. Zcela náhodou zjistili, že se v něm nachází časové krystaly, což je exotický stav hmoty, který byl poprvé připraven teprve v roce 2016. I přesto se pro tyto krystaly nabízí široká škála uplatnění od atomových hodin po kvantové počítače. Jejich výzkumem se proto zabývá už i americká armáda.

Časový krystal ve fosforečnanu monoamonném našli vědci z Yaleovy univerzity jen náhodou. Odborník Sean Barrett spíše jen z rozmaru vložil krystal z této látky do nukleární magnetické rezonance a byl překvapen. Zjistil, že se dívá na časový krystal. Zmíněný fosforečnan se navíc běžně nachází v soupravách na pěstování krystalů pro děti.

Krystaly jsou úchvatné tím, jak pravidelné struktury jejich atomy tvoří. Toto uspořádání atomů má velký vliv na vlastnosti nerostu. Nejlepším příkladem jsou tuha a diamant. V obou případech se jedná o uhlík. Díky rozdílné krystalové struktuře mají ale zcela jiné vlastnosti.

V roce 2012 napadlo nositele Nobelovy ceny za fyziku Franka Wilczeka, že by se krystalové uspořádání mohlo opakovat nejen v prostoru, ale i v čase. Zjednodušeně řečeno to znamená, že atomy krystalu mohou navíc za jistých podmínek bez ustání kmitat. To by jim propůjčovalo jedinečné vlastnosti. Předpověď Wilczeka se podařilo naplnit již v roce 2016, kdy byl první časový krystal připraven.

„Časový krystal je ve stavu věčného pohybu, kmitá na subharmonických frekvencích vzhledem k vnějším podnětům,“ píše fyzik Petr Kulhánek v obšírném článku, který nabízí hlubší pohled na nový exotický stav hmoty. Myšlenka  věčného pohybu či kmitání zní trochu jako perpetuum mobile, což má být stroj, který vykonává práci bez vnějšího dodávání energie.

Podle Kulhánka je to ale jen zdání. Z kmitání z jedné strany na druhou nelze energii nijak získat. „Oba stavy mají nejnižší možnou energii a jde o základní stavy systému,“ vysvětluje a dodává, že naopak k zastavení tohoto pohybu by musela být energie dodána.

Objev časových krystalů není objevem zdroje nevyčerpatelné energie. Podle vědců se ale nabízí celá řada praktického využití. Podle samotného Kulhánka by časové krystaly mohly umožnit konstrukci nového typu počítačové paměti. Stejně tak by se mohly uplatnit při stavbě kvantových počítačů nebo vylepšení atomových hodin, gyroskopů a magnetometrů.

Potenciál časových krystalů si zjevně uvědomuje i americká armáda, která zřídila na jejich výzkum speciální výzkumnou skupinu. Výzkum vojenských vývojářů DARPA je oficiálně tajný.

Zdroj: 1