Ερευνητές δημιούργησαν έναν «χρονικό κρύσταλλο» που σπάει τα ρεκόρ. Πρόκειται για ένα παράξενο φαινόμενο που μοιάζει σαν να βγήκε από ταινία επιστημονικής φαντασίας.
Μια ομάδα από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ντόρτμουντ της Γερμανίας επέδειξε με επιτυχία έναν τύπο «χρονικού κρυστάλλου», ο οποίος “έζησε” εκατομμύρια φορές περισσότερο από κάθε άλλο του είδους του μέχρι σήμερα, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics.
Τι είναι ένας χρονικός κρύσταλλος
Οι παραδοσιακοί κρύσταλλοι -αυτοί που οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν- είναι στερεά των οποίων τα άτομα είναι διατεταγμένα σε ένα εξαιρετικά διατεταγμένο επαναλαμβανόμενο μοτίβο. Παραδείγματα μεγάλων κρυστάλλων είναι οι νιφάδες χιονιού, τα διαμάντια και το επιτραπέζιο αλάτι. Αυτοί οι κρύσταλλοι μπορούν να θεωρηθούν ως κρύσταλλοι στη διάσταση του χώρου, ή χωρικοί κρύσταλλοι. Σχηματίζονται μέσω της αυτο-οργάνωσης των ατόμων σε κανονικές δομές στο χώρο.
Όμως το 2012, ο Φρανκ Γουίλτσεκ, νομπελίστας φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, διατύπωσε την άποψη ότι εκτός από τους κρυστάλλους στο χώρο θα μπορούσαν να υπάρχουν και κρύσταλλοι στον χρόνο.
Εξάλλου, η θεωρία της ειδικής σχετικότητας στη φυσική, που αναπτύχθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, υποστηρίζει ότι ο χώρος και ο χρόνος είναι αλληλένδετοι.
Ο Γουίλτσεκ υπέθεσε ότι, αντί να έχουν μια επαναλαμβανόμενη δομή στο χώρο, οι χρονικοί κρύσταλλοι θα εμφανίζουν, καθώς περνάει ο χρόνος, επαναλαμβανόμενες αλλαγές κατάστασης.
«Η ιδέα του Γουίλτσεκ ξεκίνησε το κυνήγι των χρονικών κρυστάλλων, με τους επιστήμονες να διεξάγουν “ανασκαφές” για να βρουν συστήματα που συμπεριφέρονται σαν χρονικοί κρύσταλλοι», δήλωσε στο Newsweek ο Krzysztof Sacha, ερευνητής του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Jagiellonian της Πολωνίας, ο οποίος δεν συμμετείχε στην τελευταία μελέτη.
«Οι χρονικοί κρύσταλλοι είναι φαινόμενα που συμβαίνουν στον χρόνο, αλλά πραγματοποιούνται σε πραγματικά συστήματα που “υπάρχουν” στον χώρο, όπως τα άτομα» συμπλήρωσε , δήλωσε ο Sacha.
Οι χρονικοί κρύσταλλοι σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας και η πραγματικότητα
Οι χρονικοί κρύσταλλοι έχουν παρουσιαστεί σε σειρές και ταινίες επιστημονικής φαντασίας, αν και εκεί είναι προικισμένοι με φανταστικές ιδιότητες.
Σε 1η σεζόν του «Star Trek: Strange New Worlds», τέτοιοι κρύσταλλοι χρησιμοποιήθηκαν για να δείξουν στον κυβερνήτη του USS Enterprise, Christopher Pike, το δικό του μέλλον και να τον μεταφέρουν σε μια εναλλακτικό χρονολόγιο.
Ένας κρύσταλλος χρόνου έπαιξε επίσης κεντρικό ρόλο στην ταινία της Marvel Avengers του 2019: Endgame.
Στην πραγματικότητα, η ιδέα ότι τέτοιοι χρονικοί κρύσταλλοι θα μπορούσαν να είναι δυνατοί ήταν αντικείμενο αμφιλεγόμενης επιστημονικής συζήτησης για χρόνια. Μόλις το 2017 περιγράφηκε στην επιστημονική βιβλιογραφία η πρώτη δημιουργία ενός κρυστάλλου πραγματικού χρόνου. Σε αντίθεση με την αρχική ιδέα του Wilczek, ωστόσο, τα συστήματα αυτά αλλάζουν κατάσταση.
Το 2022, οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν έναν κρύσταλλο ανεξάρτητο από τον χρόνο- στον οποίον οι αλλαγές ακολουθούσαν ένα σταθερό μοτίβο-, αλλά διαρκούσε μόνο για λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Ωστόσο, στην τελευταία μελέτη οι επιστήμονες του Ντόρτμουντ κατάφεραν να παράγουν έναν εξαιρετικά ανθεκτικό, ανεξάρτητο από τον χρόνο κρύσταλλο με διάρκεια ζωής τουλάχιστον 40 λεπτών – περίπου 10 εκατομμύρια φορές περισσότερο από οποιονδήποτε άλλο του είδους του μέχρι σήμερα. Και θα μπορούσε να διαρκέσει πολύ περισσότερο, πιστεύουν οι επιστήμονες.
Ο χρονικός κρύσταλλος στη μελέτη υλοποιήθηκε σε έναν ειδικά παρασκευασμένο ημιαγωγό – ένα είδος υλικού που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τρανζίστορ και επεξεργαστών υπολογιστών.
«Το βασικό αποτέλεσμα είναι η υλοποίηση ενός τύπου χρονικού κρυστάλλου που θα μπορούσε να λειτουργεί για ώρες, κάτι που είναι εξαιρετικά σημαντικό για πιθανές εφαρμογές», δήλωσε ο Sacha. «Επί του παρόντος, οι δυνητικές εφαρμογές είναι μια κρίσιμη πτυχή της έρευνας για τους κρυστάλλους χρόνου και οι επιστημονικές έρευνες κινούνται προς αυτή την κατεύθυνση».
Για να μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν οι χρονικοί κρύσταλλοι σε πρακτικές εφαρμογές, δύο πράγματα είναι απαραίτητα, σύμφωνα με τον Sacha. Πρώτον, απαιτείται η υλοποίηση των κρυστάλλων αυτών σε πειράματα και ο έλεγχός τους. Δεύτερον, οι ερευνητές πρέπει να καταλήξουν σε “πρωτοποριακές” ιδέες για το πώς θα χρησιμοποιηθούν οι κρύσταλλοι στην πράξη.
«Το πείραμα που περιγράφεται στο Nature Physics αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα στην πειραματική υλοποίηση και τον έλεγχο των κρυστάλλων», τόνισε ο Sacha. «Μπορεί να αναμένονται ακόμη πρωτοποριακές ιδέες για την πρακτική χρήση των κρυστάλλων χρόνου. Ελπίζουμε ότι οι κρύσταλλοι χρόνου δεν θα είναι μόνο “λάμψεις” -όπως τα διαμάντια στα δαχτυλίδια- που θα προσελκύουν τους ανθρώπους, αλλά θα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή πρακτικών συσκευών».