Časoprostorové krystaly byly poprvé zachyceny na video při své činnosti

Německo-polskému týmu vědců se podařilo pořídit vůbec první videozáznam časoprostorového krystalu, který pomáhá osvětlit některé možnosti využití těchto zvláštních objektů, jak uvádí server IFLScience.

Krystal je podle definice materiál, jehož složky jsou uspořádány do mřížky, vysoce uspořádané mikroskopické struktury. Časový krystal je totéž, ale uspořádání se neprojevuje v prostoru, nýbrž v čase. Struktura se mění a periodicky osciluje a vrací se do určité konfigurace.

Když je spojíme dohromady, dostaneme časoprostorový krystal. Ten byl ve studii, publikované v časopise Physical Review Letters v roce 2021, vytvořen pomocí proužku permalloy (slitina železa a niklu) a umístěn na malou anténu, přes kterou vysílali radiofrekvenční proud.

Tento proces vyvolal specifické excitační stavy v elektronech tohoto materiálu. Ty se chovají jako částice (přestože jimi nejsou), takže se označují jako kvazičástice magnon. Magnony v tomto materiálu lze pozorovat, jak periodicky vstupují do svého uspořádání a vystupují z něj v prostoru i čase – kvintakrystaly časoprostoru.

„Podařilo se nám ukázat, že takové časoprostorové krystaly jsou mnohem robustnější a rozšířenější, než se původně myslelo,“ uvedl spoluautor studie Pawel Gruszecki, vědec z Fyzikální fakulty Univerzity Adama Mickiewicze v Poznani.

„Náš krystal kondenzuje při pokojové teplotě a částice s ním mohou interagovat – na rozdíl od izolovaného systému. Navíc dosáhl velikosti, která by se dala využít k tomu, aby se s tímto magnonovým časoprostorovým krystalem dalo něco dělat. To může vést k mnoha potenciálním aplikacím,“ vysvětlil Gruszecki.

Opakovaná struktura materiálu byla mikrometrových rozměrů a při pokojové teplotě. Mimořádně vzrušující bylo, že se ukázalo, že jejich časoprostorový krystal je schopen interagovat s jinými magnony, které výzkumníci do systému vhazují. Dva časové krystaly se podařilo přimět k interakci již v roce 2020, ale tato studie je prvním případem, kdy se zabýváme interakcí kvazičástic s časoprostorovým krystalem.

„Vzali jsme pravidelně se opakující vzorec magnonů v prostoru a čase, poslali jsme tam další magnony a ty se nakonec rozptýlily. Tak se nám podařilo ukázat, že časový krystal může interagovat s jinými kvazičásticemi. To se zatím nikomu nepodařilo ukázat přímo v experimentu, natož na videu,“ dodal druhý spoluautor Nick Träger, doktorand na Institutu Maxe Plancka pro inteligentní systémy.

Krystaly jsou užitečné v nejrůznějších technologiích, takže je velký zájem o to, jak by se struktury časových krystalů daly využít pro komunikační nebo zobrazovací technologie.

Zdroj: iflscience.com, redakce