Kinezi napravili vremenski kristal: Laserima stvorili nešto "nemoguće" o čemu se donedavno samo teoretisalo

Komentari

Autor: Science Alert

12/07/2024

17:54

Kinezi napravili vremenski kristal: Laserima stvorili nešto "nemoguće" o čemu se donedavno samo teoretisalo - Copyright profimedia

veličina teksta

Aa Aa

Naučnici u Kini su izveli eksperiment iz fizike koji je običnim ljudima teško i da zamisle. Oni su, u nedostatku boljih reči, "naduvali" gomilu atoma poput balona kako bi proizveli ekstremnu verziju "nemogućeg“ stanja materije.

Gađajući atome rubidijuma laserima, fizičari su ih doveli u "naduveno" Ridbergovo stanje tokom eksperimenta koji je rezultirao egzotičnim stanjem materije koje se zove vremenski kristal, piše Science Alert.

Ovo, kako kaže tim fizičara, otvara novi način za istraživanje svojstava vremenskih kristala, kao i fenomena kao što su kvantne fluktuacije, korelacija i sinhronizacija, što su važni faktori u dizajniranju kvantnih računara.

Ovu pojavu je prvi put opisao američki teoretski fizičar Frenk Vilček 2012. godine. Vremenski kristali su pokreti čestica koje se ponavljaju u vremenskoj dimenziji, kao što su kristali poput dijamanta i kvarca obrasci čestica koji se ponavljaju u prostoru.

Dok je originalna teorija opisivala obrasce koji se "večno" ponavljaju, "privremene" verzije su eksperimentalno realizovane i sagledavane na različite načine od strane različitih timova fizičara. U njima se, kako piše u naučnom radu, mogu meriti "oscilirajući obrasci koji se razlikuju od bilo kojih spoljašnjih ritmova nametnutih kristalu".

Nova vrsta vremenskog kristala je generisana iz gasa na sobnoj temperaturi od atoma rubidijuma zatvorenog u staklenoj posudi.

Tim fizičara koji su predvodili Šaoling Vu, Žuking Vang i Fan Jang sa Univerziteta Cinghua u Kini koristio je lasersko svetlo da aktivira atome dovodeći ga u Ridbergovo stanje. Tom prilikom se energija dodaje atomu tako da se najudaljenijim elektronima proširuje orbita oko jezgra, čime se u suštini "napumpava" atom do stotina puta većeg prečnika od normalnog.

Iako zvuči drastično, to povećanje prečnika je i dalje majušno iz naše tačke gledišta, ali ima zanimljiv efekat na način na koji atomi reaguju jedni na druge kada su svi zajedno u staklenoj kutiji.

"Ako su atomi u našoj staklenoj posudi pripremljeni u takvim Ridbergovim stanjima i njihov prečnik postane ogroman, onda i sile između ovih atoma postaju veoma velike“, objašnjava fizičar Tomas Pol sa Tehnološkog univerziteta u Beču.

"To zauzvrat menja način na koji oni komuniciraju sa laserom. Ako izaberete takvo lasersko svetlo koje može istovremeno da pobudi dva različita Ridbergova stanja u svakom atomu, onda se generiše povratna sprega koja izaziva spontane oscilacije između dva atomska stanja i takođe dovodi do oscilirajuće apsorpcije svetlosti", dodaje naučnik.

Atomi "skaču" iz pobuđenog u nepobuđeno stanje i obrnuto

Dakle, kada je tim "uzbudio" rubidijum laserskom svetlošću, dogodilo se nešto uzbudljivo. Iako je laser imao konstantan intenzitet, kada su izmerili svetlost na drugom kraju posude, videli su znake atomske oscilacije dok su atomi prebacivali čas u pobuđeno stanje, čas u manje aktivirano stanje.

Ove oscilacije su se pojavile organski, čime se ispunjava definicija vremenskog kristala.

"Ovo je zapravo statički eksperiment u kojem se sistemu ne nameće nikakav specifičan ritam. Interakcije između svetlosti i atoma su uvek iste, laserski snop ima konstantan intenzitet. Ali, što je iznenađujuće, pokazalo se da intenzitet koji stiže na drugi kraj staklene posude počinje da oscilira u veoma pravilnim obrascima“, kaže Pol.

Ovo ima potencijalnu primenu u tehnologiji koja zahteva veoma redovne, samoodržive oscilacije. Na primer, metrologija, nauka o merenju, mogla bi da iskoristi takav sistem. Kvantna obrada informacija zasnovana na Ridbergovim atomima bila bi moćna alatka za razne računarske operacije.

"Ovde smo stvorili novi sistem koji pruža moćnu platformu za produbljivanje našeg razumevanja fenomena vremenskog kristala na način koji je veoma blizak originalnoj ideji Frenka Vilčeka“, zaključuje Pol.

Inače, kako je ranije pisao Euronews Srbija, u istraživanju koje je objavio Gugl 2021. naučnici su koristili kvantne procesore kako bi napravili vremenske kristale, posmatrali ih i utvrdili njihovu stabilnost, odnosno svojstvo da osciliraju iz jednog u drugo stanje beskonačno.

Ovo istraživanje u tom trenutku nije prošlo sve potrebne provere naučnika, pa samim tim nije objavljeno ni u jednom naučnom časopisu.