Oamenii de știință au dezvoltat primele cristale temporale vizibile cu ochiul liber. Acestea ar putea fi folosite într-o bună zi pe bancnote. Modelul produs de aceste cristale ar putea fi utilizat pentru stocarea datelor și pentru modele anti-contrafacere, potrivit Live Science.
Cristalele temporale apar din distorsiunile (denumite „kink-uri”) care se formează atunci când lumina este proiectată pe cristale lichide, aceleași tipuri de cristale lichide care se găsesc în ecranele LCD.
Spre deosebire de cristalele temporale anterioare, aceste „dungi psihedelice de tigru” sunt vizibile, au declarat cercetătorii într-un comunicat. Acest lucru oferă oamenilor de știință o nouă fereastră pentru a studia această fază bizară a materiei și aduce cu sine o serie de aplicații practice, de la telecomunicații la modele anti-falsificare și stocare de date. Cercetarea a fost publicată pe 4 septembrie în revista Nature Materials.
„Acestea pot fi observate direct la microscop și chiar, în condiții speciale, cu ochiul liber”, a declarat autorul principal al studiului, Hanqing Zhao, doctorand în cadrul Departamentului de Fizică al Universității din Colorado Boulder.
Cristalele temporale „sparg” simetria în timp
Propuse pentru prima dată în 2012 de fizicianul laureat al Premiului Nobel Frank Wilczek, cristalele temporale sunt grupuri de particule care se repetă în timp, similar modului în care cristalele obișnuite se repetă în spațiu. Acest comportament este fascinant pentru fizicieni — legile fizicii sunt complet simetrice în spațiu și, în mare parte, și în timp, ceea ce duce la rezultate identice indiferent de direcția în care acționează în spațiu sau timp.
Însă cristalele „sparg” această simetrie, organizându-se într-o direcție spațială preferată. Astfel, deși legile fizicii păstrează simetria fundamentală, ele generează rezultate diferite pentru cristale în funcție de direcția în care acționează.
În mod similar, cristalele temporale „sparg” simetria în timp. Acestea există în cea mai mică energie permisă de mecanica cuantică și oscilează între două stări fără să încetinească.
Aceste proprietăți remarcabile au dus la afirmații conform cărora cristalele temporale ar fi mașini de mișcare perpetuă care încalcă a doua lege a termodinamicii, însă acest lucru nu este adevărat. Cristalele, care sunt antrenate de fotoni (particule de lumină), nu pot pierde sau câștiga energie; tot ceea ce face lumina care le lovește este să le determine să repete alternanța între cele două stări.
De la propunerea lui Wilczek, fizicienii au creat și studiat cristale temporale în diamante, computere cuantice și atomi de rubidiu excitați la sute de ori dimensiunea lor obișnuită. Totuși, aceste cristale nu pot fi văzute direct, ci sunt analizate prin fluctuațiile luminii laser.
„Totul ia naștere din nimic”
Pentru a crea cristalele temporale vizibile, cercetătorii din noul studiu au introdus cristale lichide — molecule în formă de bastonaș care se comportă atât ca solide, cât și ca lichide — între două plăci de sticlă acoperite cu un strat de colorant. Dacă sunt presate într-un anumit mod, aceste molecule formează distorsiuni (kink-uri) care se pot mișca și chiar se pot comporta ca niște atomi.
„Ai aceste răsuciri și nu le poți elimina ușor”, a spus coautorul studiului, Ivan Smalyukh, profesor de fizică la Universitatea din Colorado Boulder. „Se comportă ca niște particule și încep să interacționeze între ele.”
Prin iluminarea plăcilor de sticlă, oamenii de știință au determinat moleculele de colorant să se miște și să comprime la rândul lor cristalele lichide, formând mii de noi distorsiuni care dansau prin soluție în interacțiuni ce se repetau regulat în timp. Chiar și când cercetătorii schimbau temperatura, mișcările distorsiunilor rămâneau neschimbate.
„Totul ia naștere din nimic”, a spus Smalyukh. „Tot ce faci este să aprinzi lumina, iar această întreagă lume a cristalelor temporale prinde viață.”
Dincolo de avansul în fizica fundamentală, cercetătorii spun că acest nou sistem ar putea fi dezvoltat într-o zi sub formă de „filigrane temporale” ale căror modele distincte vor face bancnotele de valoare mare mai greu de falsificat. Suprapunerea cristalelor ar putea crea modele și mai complexe, capabile să stocheze cantități mari de date.
„Nu vrem să limităm de pe acum aplicațiile posibile”, a spus Smalyukh. „Cred că există oportunități de a duce această tehnologie în tot felul de direcții.”
Ştiri video recomandate
