Forskare från University of Maryland och University of California-Berkeley har framgångsrikt skapat något som tidigare ansågs teoretiskt omöjligt.
Detta är en jonkedja, som är den första inkarnationen av den så kallade rymdtidskristallen, en kristall vars struktur består av element som upprepas inte bara i rymden utan också i tiden. Själva existensen av sådana kristaller bryter mot några av de grundläggande fysiska lagarna, vilket orsakar ett antal exotiska effekter. Till exempel kommer en klocka byggd på basis av en sådan kristall att "ticka" även efter den termiska döden i universum, i det ögonblick då all rörelse slutar och tiden, enligt vissa forskare, helt enkelt kommer att sluta.
Medan vanliga kristaller har ett kristallgitter som består av samma alternerande element, är en rymdtidskristall i rörelse som återgår till en viss form med jämna mellanrum. Samtidigt krävs ingen energi från en extern källa för att säkerställa rörelsen av elementen i rymdtidskristallen och ändra dess struktur. Den teoretiska möjligheten att skapa sådana kristaller underbyggdes av Frank Wilczek, en fysiker vid Massachusetts Institute of Technology, även om de flesta andra forskare har förnekat och fortsätter att förneka denna möjlighet.
Den tidskristall som skapas av forskare är ett kvantringsystem som består av ytterbiumatomer som kan rotera i två riktningar, uppåt eller nedåt. Med laserljus kontrollerade forskarna jonernas rotationsriktning i en av halvorna av den cirkulära kedjan. I det skapade kvantsystemet har var och en av sina effekter en effekt på angränsande joner, och en sådan effekt har lett till att de "inverterade" jonerna, som i de flesta fall har passerat en hel cirkel, återgår till sitt ursprungliga tillstånd. Samtidigt är tiden att återvända till det initiala tillståndet exakt dubbelt så mycket som den tid som jonen spenderar för att färdas vägen från den villkorliga början av cirkeln till punkten för dess "vältning".
Forskare har funnit att joner återgår till den ursprungliga orienteringen av sin rotationsriktning alltid med samma hastighet, vilket inte beror på tidpunkten och punkten i rymden. Detta indikerar i sin tur att kvantsystemet reagerar på ett strikt definierat sätt på "störningar" i dess tillstånd. Och allt detta påminner mycket om atomerna i kristallens kristallgitter som rör sig från sin plats under yttre inflytande.
Skapandet av det första urvalet av en rymdtidskristall är av stor betydelse för fysiken på grund av det faktum att förekomsten av en sådan kristall bryter mot ett grundläggande fysiskt begrepp, symmetri. Och ytterligare forskning i denna riktning kan leda till identifiering av några helt nya lagar inom fysik och kvantmekanik, på grundval av vilka det är möjligt att skapa tekniker som nu kan betraktas som något från kategorin science fiction.
