Uute ajakristallide avastamine
Hiljuti on kahes uues kohas ilmunud kummaline mateeria vorm, mida nimetatakse ajakristalliks. Teadlased on loonud sellise kristalli monoammooniumfosfaadis, nagu kirjeldati Physical Review Lettersi mai numbris, ja teine rühm on loonud selle vedelas keskkonnas, mis sisaldab tähekujulisi osakesi, ilmus see väljaanne ajakirjas Physical Review.
Erinevalt teistest tuntud näidetest aja kristall monoammooniumfosfaadist valmistati kindlast korrastatud füüsikalise struktuuriga materjalist, st. traditsiooniline kristall. Ülejäänud materjalid, millest seni on moodustunud ajakristallid, on olnud korrastamata. Teadlased lõid ajakristallid esmakordselt 2016. aastal. Üks neist oli tehtud defektidega teemandist, teine valmistati ütterbiumioonide ahela abil.
Tavalised kristallid, nagu sool ja kvarts, on näited kolmemõõtmelistest, järjestatud ruumilistest kristallidest. Nende aatomid moodustavad korduva süsteemi, mida teadlased on aastakümneid teadnud. Ajakristallid on erinevad. Nende aatomid vibreerivad perioodiliselt kõigepealt ühes suunas ja seejärel teises suunas, ergastatuna pulseeriva magnetjõu (resonantsi) toimel. Seda nimetatakse "linnuke'.
Ajakristalli tiksumine sisaldub teatud sageduses, kuigi interakteeruvatel impulssidel on erinev resonants. Näiteks ühes eelmise aasta katses uuritud ajakristallides olevad aatomid pöörlesid sagedusega, mis oli vaid poole väiksem neile mõjuva magnetvälja pulsatsioonide sagedusest.
Teadlaste sõnul võib ajakristallide mõistmine viia aatomkellade, güroskoopide ja magnetomeetrite täiustamiseni ning aidata luua kvanttehnoloogiat. USA kaitsealane arenenud uurimisprojektide agentuur (DARPA) teatas, et rahastab viimaste aastate ühe kummalisema teadusliku avastuse uurimist.
- ütles Gizmodole DARPA programmi juht, Dr Rosa Alekhanda Lukašev. Ta ütles, et nende uuringute üksikasjad on konfidentsiaalsed. Võib vaid järeldada, et tegemist on uue põlvkonna aatomkelladega, mis on mugavamad ja stabiilsemad kui praegu kasutatavad keerulised laboriseadmed. Nagu teate, kasutatakse selliseid taimereid paljudes olulistes sõjalistes süsteemides, sealhulgas näiteks GPS-is.
Nobeli preemia laureaat Frank Wilczek
Enne kui kristallid tegelikult avastati, loodi need teoreetiliselt. Selle leiutas mõni aasta tagasi Nobeli preemia laureaat ameeriklane. Frank Wilczek. Lühidalt öeldes on tema idee murda sümmeetriat, nagu faasiüleminekute puhul. Teoreetilistes ajakristallides aga puruneks sümmeetria mitte ainult kolmes ruumimõõtmes, vaid ka neljandas – ajas. Wilczeki teooria kohaselt on ajalistel kristallidel korduv struktuur mitte ainult ruumis, vaid ka ajas. Probleem on selles, et see eeldab aatomite vibratsiooni kristallvõres, st. liikumine ilma toiteallikatamida füüsikud pidasid võimatuks ja võimatuks.
Kuigi me ei tea ikka veel, milliseid kristalle kuulus teoreetik tahtis ja tõenäoliselt kunagi ei teagi, ehitasid Marylandi ülikooli ja Harvardi ülikooli füüsikud 2016. aastal katkendlikke (või diskreetseid) ajakristalle. Need on aatomite või ioonide süsteemid, mis näitavad kollektiivset ja tsüklilist liikumist, käitudes nagu varem tundmatu aine uus olek, mis on vastupidav vähimatele häiretele.
Kuigi mitte nii ebatavaline kui prof. Wilczeki sõnul on äsja avastatud ajakristallid piisavalt huvitavad, et äratada sõjalist huvi. Ja see tundub piisavalt märkimisväärne.
