TEHNOLOGIJA I ZNANOST

Prostorno-vremenski kristal bi mogao biti stvaran?

Autor: Jasmina Aleksić

Matrix World

Ovaj egzotični predmet je prvi put pomenut 1976. u jednoj od epizoda serije “Doctor Who”. U epizodi pod nazivom “Ruka Straha”, ovaj kristal je bio ključni elemenat mašine za putovanje kroz vreme i prostor.

Kako navodi DNews, Frank  Vilček, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku, je naznačio da je postojanje ovakvog kristala matematički opravdano. Objekat koji se kreće dok je u najnižem energetskom stanju bi mogao, pored prostorne strukture, da ima i vremensku komponentu. Njegova izjava je dala nadu Putnicima kroz vreme širom sveta.

Dok je  Vilček držao predavanje o kristalima kao što su kuhinjska so, pahuljice, led i slične supstance gde su atomi i molekuli čvrsto i precizno utkani u kristalnu strukturu, zapitao se je da li je moguće postojanje četvorodimenzionalne kristalne strukture, tačnije – prostornovremenski kristal. Zaključio je da je moguće, makar u teoriji.

Xiang Zhang i Tongcang Li.

Xiang Zhang i Tongcang Li.

Po magazinu ScienceNews, tim fizičara, na čelu sa  Xiang Zang-om i  Tongčeng Li-jem, misli da su napravili pomak osmišljavanjem eksperimenta koji bi doprineo da  Vilček-ov prostorno vremenski kristal postane stvarnost.  Vilček je objavio rad, zajedno sa fizičarem Alfredom Šarperom u februaru 2012. i Zangove propratne analize su objavljene u  “Physical Review Letters”.

Vilček već sanja o proširenju koncepta vremenskog kristala na inverzno vreme, obrnuto od onoga koje svakodnevno doživljavamo. On je na to kazao:

“Ne znam da li će ovo imati ikakvu trajnu vrednost”, kaže on, “ali se silno zabavljam!”

“Ne znamo da li takve stvari zaista postoje u prirodi, ali je iznenađujuće da bi mogle” kaže Maulik Parik, fitičar na državnom univerzitetu u Tempu u Arizoni.

Originalnost Vilčekove ideje je u tome da atomi moraju da rotiraju oko neke tačke u prostorno-vremenskom kristalu na takav način da se uvek posle određenog broja perioda rotacije vraćaju u isti položaj. Na sličan način kao što planete rotiraju oko Sunca. Kako je to objasnila Aleksandra Vice u Science News magazinu:

“Kako bi bolje predstavili prostorno-vremenski kristal, zamislimo Zemlju koja se rotirajući vraća u prvobitni položaj svakih  365¼ dana; planeta periodično ponavlja svoja stanja prilikom kretanja kroz vreme. S tim što pravi vremenski kristal nije sastavljen od planete, već od objekta koji se nalazi u najnižem energetskom stanju (osnovno stanje, prim. prev.), kao elektron koji je bez energije.”

Ovakav objekt bi mogao da ostane u takvom stanju beskonačno dugo, slično kao što bi elektroni mogli večno da se kreću kroz superprovodnik.

Kristali i vreme.

Kristali i vreme.

Vilček je zaključio da bi ovakvo atipično kretanje elektrona moglo da se ostvari pomoću superprovodnog prstena.

Mišljenje Zanga i Lija je da je možda bolje da umesto superprovodnog prstena koriste trap kako bi zadržali naelektrisane čestice na jednom mestu.

Trap ili EBIT (Electron beam ion trap) se koristi u eksperimentalnoj fizici za stvaranje i čuvanje jako naelektrisanih jona (to su joni kojima u elektronskim ljuskama fale dva ili više elektrona). EBIT koristi fokusirani snop elektrona kako bi jonizovao atome. To se postiže višestrukim ponavljanjem procesa bombardovanja atoma elektronima. Tako nastali pozitivni joni su gusto sabijeni pod uticajem  negativnog mlaza elektrona. Joni se kreću kružno oko mlaza i povremeno prolaze kroz njega, a time bivaju još dodatno jonizovani. Da bi se ograničino kretanje jona samo na ono oko mlaza elektrona, koriste se pozitivno naelektrisane elektrode. Ovako nastali pozitivni joni mogu ostati u ovom stanju više sekundi pa do nekoliko minuta.

Potom je potrebno da se čestice ohlade do temperature bliske apsolutnoj nuli i time bi se prstenasti kristal oblikovao spontano jer se čestice sa istim naelektrisanjem odbijaju.

Sve što je potrebno je da se ovi “zaleđeni” joni usmere slabim magnetnim poljem. Na ovaj način bi se ostvarilo kružno kretanje jona koje bi trajalo veoma, veoma dugo.

Vremenski kristali, naučna fantastika ili stvarnost?

Prostorno vremenski kristali, naučna fantastika ili stvarnost?

Najpre treba naglasiti da prostorno-vremenski kristal NIJE perpetuum mobile i ne prkosi zakonima termodinamike! Naime, ovaj sistem je već u najnižem energetskom stanju i ne vrši nikakav rad, nikakva energija se ne oslobađa.

Postoje špekulacije o primeni ovakvog sistema i u druge svrhe, na primer, po blogu jednog fizičara, uz pomoć prostorno vremenskog kristala može da se napravi sat koji bi mogao da traje duže nego što bi trajao svemir. Kako se svemir ubrzano širi, jednog dana će se toliko rastegnuti da će rastegnuti i planete i zvezde, čak i crne rupe, ali ne i ovaj izuzetni sat. Kada svemir bude nestao, ovaj sat će i dalje kucati.

Da bi se ovakav sat doterao da pokazuje tačno vreme, potrebno je izmeriti periodične oscilacije uz pomoć usmeravanja laserskog zraka na jedan tačno određeni jon, što se kosi sa principom neodređenosti, pošto izvesna neodređenost uvek postoji. Hajzenberg bi se okretao u grobu!