Sekumpulan ahli fizik Amerika dapat membina apa yang disebut "kristal masa" - struktur, kemungkinan yang telah diramalkan lama dahulu. Satu ciri kristal adalah keupayaan untuk menjadi tidak simetri secara berkala bukan hanya di ruang angkasa, tetapi juga pada masa. Oleh itu, ia boleh digunakan untuk membuat kronometer yang sangat tepat.
Kristal umumnya adalah formasi yang sangat paradoks. Misalnya, hubungan mereka dengan simetri: seperti yang kita ketahui, kristal itu sendiri, berdasarkan penampilannya, dapat dianggap sebagai model simetri spasial. Namun, proses penghabluran tidak lebih dari pelanggaran berbahaya.
Ini digambarkan dengan baik oleh contoh pembentukan kristal dalam larutan, misalnya, sebilangan garam. Sekiranya kita menganalisis proses ini sejak awal, akan dapat dilihat bahawa dalam larutan itu sendiri zarah-zarah disusun secara kacau, dan keseluruhan sistem berada pada tahap tenaga minimum. Walau bagaimanapun, interaksi antara zarah adalah simetri berkenaan dengan putaran dan gunting. Walau bagaimanapun, setelah cecair mengkristal, keadaan timbul di mana kedua-dua simetri ini rosak.
Oleh itu, kita dapat menyimpulkan bahawa interaksi antara zarah dalam kristal yang dihasilkan sama sekali tidak simetri. Ini menyiratkan sebilangan sifat kristal yang paling penting - sebagai contoh, struktur ini, tidak seperti cecair atau gas, mengalirkan arus elektrik atau haba dengan cara yang berbeza dalam arah yang berbeza (mereka boleh mengalirkannya ke utara, tetapi tidak ke selatan). Dalam fizik, sifat ini disebut anisotropi. Anisotropi kristal ini telah lama digunakan oleh manusia dalam pelbagai industri, seperti elektronik.
Satu lagi sifat kristal yang menarik ialah, sebagai sistem, ia sentiasa berada pada tahap tenaga minimum. Yang paling ingin tahu adalah bahawa ia jauh lebih rendah daripada, misalnya, dalam penyelesaian yang "melahirkan" kristal. Boleh dikatakan bahawa untuk mendapatkan struktur ini, perlu "mengambil" tenaga dari substrat awal.
Oleh itu, semasa pembentukan kristal, tahap tenaga sistem menurun dan simetri spasial awal rosak. Dan tidak lama dahulu, dua ahli fizik dari Amerika Syarikat, Al Shapir dan Frank Wilczek (by the way, seorang pemenang Nobel), bertanya-tanya adakah kewujudan kristal "empat dimensi" yang disebut, di mana pecah simetri akan berlaku bukan hanya di ruang angkasa, tetapi juga pada waktunya.
Dengan bantuan pengiraan matematik yang kompleks, para saintis dapat membuktikan bahawa ini sangat mungkin. Hasilnya adalah sistem yang wujud, seperti kristal sebenar, pada tahap tenaga minimum. Tetapi yang paling menarik adalah kerana pembentukan struktur berkala tertentu, bukan di ruang angkasa, tetapi pada waktunya, ia akan mencapai keadaan akhir yang tidak simetri. Penulis karya itu menyebut sistem seperti itu dengan sungguh-sungguh - "kristal masa".
Selepas beberapa ketika, sekumpulan ahli fizik eksperimen yang diketuai oleh Profesor Zhang Xiang dari University of California (AS) memutuskan untuk membuat sistem seperti itu tidak lagi di atas kertas, tetapi pada kenyataannya. Para saintis telah mencipta awan ion berilium, dan kemudian "menguncinya" di medan elektromagnetik bulat. Oleh kerana tolakan elektrostatik ion bermuatan sama antara satu sama lain menyebabkannya diedarkan secara merata di sekeliling bulatan, para penyelidik pada dasarnya mendapat kristal gas. Walaupun ciri-ciri lapangan tidak berubah, keadaan sistem, secara teori, seharusnya tidak berubah.
Video promosi:
Pada masa yang sama, pengiraan, dan kemudian pemerhatian, menunjukkan bahawa cincin ion ini tidak akan bergerak. Kristal gas sentiasa berputar, dan interaksi ion kadang-kadang simetri, kemudian tidak. Semua ini diperhatikan walaupun kristal disejukkan hingga hampir sifar. Oleh itu, struktur ini sememangnya "kristal masa": ia mempamerkan sifat berkala dan asimetri di ruang dan waktu.
Anehnya cincin ion berputar yang santai, yang dirancang oleh kumpulan Profesor Zhang, menyebabkan banyak orang bukan pakar mengaitkannya dengan mesin gerakan yang berterusan. Sudah tentu, kristal gas kelihatan seperti telefon bimbit yang kekal, tetapi sebenarnya tidak. Bagaimanapun, sistem ini tidak dapat melakukan apa-apa kerja, kerana semua komponennya berada pada tahap tenaga yang sama (lebih-lebih lagi minimum). Dan menurut undang-undang termodinamik kedua, kerja hanya mungkin dilakukan dalam sistem itu, komponennya sekurang-kurangnya berada pada dua tahap tenaga.
Pada masa yang sama, ini sama sekali tidak bermaksud bahawa "kristal masa" tidak dapat digunakan dengan cara apa pun untuk keperluan praktikal. Profesor Zhang yakin bahawa, sebagai contoh, kronometer ultra-tepat dapat dibina berdasarkannya. Bagaimanapun, peralihan dari simetri ke asimetri mempunyai berkala yang ketara. Sementara itu, profesor dan rakan-rakannya ingin melakukan kajian yang lebih terperinci mengenai sifat struktur indah yang mereka buat …
Anton Evseev
