Czy da się zobaczyć czas? Jego kryształy mogą naprawdę istnieć

Naukowcy twierdzą, że kryształy czasu mogą istnieć

Czy kryształy czasu to tylko matematyczna ciekawostka, czy może coś takiego rzeczywiście istnieje? Fizycy zastanawiają się nad tym od 2012 roku, kiedy laureat nagrody Nobla Frank Wilczek po raz pierwszy zaproponował ideę ich istnienia. Według najnowszych badań fizyków z Kalifornii, jest to możliwe.

Frank Wilczek twierdził, że te hipotetyczne obiekty w stanie ich najniższej energii, czyli podczas "stanu podstawowego" mogą się okresowo poruszać, np. po orbicie kołowej. Teoretycznie jednak, obiekty w stanie podstawowym nie posiadają wystarczającej ilości energii, by w ogóle się poruszać.

Wielu sceptyków

Wielu fizyków jest nastawionych sceptycznie. Od czasu pojawienia się pomysłu, że kryształy czasu istnieją, niektórzy badacze proponują różne argumenty, przemawiające za tym, że jest to niemożliwe.

Większość naukowców uważa, że fizyczne istnienie kryształów nie jest możliwe ze względu na ich dziwne właściwości. Choć kryształów czasu nie można by wykorzystać do wygenerowania użytecznej energii (ponieważ zakłócanie ich powoduje, że się zatrzymują), nie naruszając wtedy drugiej zasady termodynamiki, one same w sobie naruszają symetrię fundamentalnych praw fizyki.

Według badań - mogą istnieć

Mimo wielu sprzeczności, najnowsze badania fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i laboratorium badawczego Microsoft Station Q, które także znajduje się na terenie uniwersytetu, zdają się potwierdzać tezę, że kryształy czasu mogą istnieć. Wyniki opracowania opublikowano w czasopiśmie "Physical Review Letters".

Zaskakujące jest to, że fizycy skupili się nie tylko na samych kryształach, ale też na następstwach ich istnienia. Według badaczy mogą one spontanicznie łamać zasadę symetrii przestrzeni, nazywaną "symetrią translacyjną czasu". Aby zrozumieć co to oznacza, naukowcy wyjaśniają, czym jest spontaniczne złamanie symetrii.

- Pomiędzy jawnym a spontanicznym złamaniem symetrii jest zasadnicza różnica - mówi współautor badań Dominic Else, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. - Jeśli symetria jest złamana jawnie, wtedy prawa natury nie posiadają już żadnej symetrii. Spontaniczne złamanie symetrii oznacza, że prawa natury mają symetrię, ale natura wybiera stan, w którym ich nie ma - dodaje.

Jeśli kryształy czasu rzeczywiście spontanicznie łamią symetrię translacyjną czasu, prawa natury, które nimi rządzą, nie zmienią się z czasem. Za sprawą ruchu stanu podstawowego, wraz z upływem czasu zmienią się natomiast same kryształy, tym samym spontanicznie łamiąc symetrię.

Spontaniczne złamanie symetrii

Choć prawie każdy rodzaj spontanicznego złamania symetrii został już kiedyś zaobserwowany, to spontanicznego złamania symetrii translacyjnej czasu nie zaobserwowano jeszcze nigdy. Jednym z powszechnie spotykanych przykładów spontanicznego złamania symetrii jest ten, występujący w magnesach. Prawa natury nie określają, który z biegunów magnesu będzie północny, a który południowy. Cechą wyróżniającą wszystkie materiały magnetyczne jest to, że właśnie spontanicznie łamią symetrię i wybierają jeden biegun na ten północny.

Innym przykładem mogą być zwykłe kryształy. Choć w tym przypadku prawa natury w ramach obracania lub przesuwania przestrzeni pozostają niezmienne, kryształy spontanicznie łamią symetrię przestrzeni, chociażby z tego względu, że wyglądają inaczej, gdy patrzymy na nie pod różnym kątem lub, gdy przesuną się trochę w przestrzeni.

Co zaobserwowali naukowcy?

W najnowszym opracowaniu fizycy określili ile trwałoby spontaniczne złamanie symetrii translacyjnej czasu, a następnie wykorzystali symulacje komputerowe, by przewidzieć, w których układach kwantowych mogłoby wystąpić. Badano grupę o nazwie "układy napędzane wieloma zlokalizowanymi ciałami Floqueta" (ang. Floquet-many-body-localized driven systems). Jak tłumaczą naukowcy, najważniejsze w tych układach jest to, że cały czas pozostają w stanie dalekim od równowagi termicznej, przez co nigdy się nie nagrzewają.

Nowa definicja złamania symetrii translacyjnej czasu jest podobna do pojęć złamania innych rodzajów symetrii. Jeśli wielkość układu (takiego jak kryształ) wzrasta, czas przejścia ze stanu złamania symetrii do jej rozpadu także się wydłuża, a czasem może to trwać tak długo, że rozpad nigdy nie nastąpi. Wtedy symetria całego systemu zostaje złamana.

- Nasza praca jest ważna z dwóch względów: z jednej strony pokazuje, że symetria translacyjna czasu nie jest odporna na jej spontaniczne złamanie - mówi współautor badań Bela Bauer, pracujący w laboratorium badawczym Microsoft Station Q. - Z drugiej strony, więcej wiemy na temat tego, że systemy niebędące w stanie równowagi mogą wiązać się z wieloma ciekawymi stanami materii, które nie mogą występować w układach równowagi - dodaje.

Możliwości dalszych badań

Według badaczy, przeprowadzenie eksperymentu, w którym można by zaobserwować złamanie symetrii translacyjnej czasu, jest możliwe. W tym celu trzeba by wykorzystać duży układ z uwięzionymi w nim atomami, jonami lub nadprzewodzącymi kubitami (które są najmniejszymi i niepodzielnymi jednostkami informacji kwantowej) tak, by stworzyć kryształ czasu. Następnie wystarczyłoby tylko zmierzyć, jak te systemy zmieniają się wraz z czasem. Według naukowców, będą wykazywać one okresowy ruch oscylacyjny, charakterystyczny dla kryształów czasu i wskazujący na spontaniczne złamanie symetrii translacyjnej czasu.

Badacze, którzy stworzyli najnowsze opracowanie, nie poprzestają tylko na nim. Chcą jeszcze więcej dowiedzieć się o kryształach czasu i już prowadzą nowe badania z grupą kolejnych naukowców.

W nauce jest jeszcze wiele niewiadomych. Ostatnim bardzo ważnym odkryciem badaczy było istnienie fal grawitacyjnych, inaczej nazywanych zmarszczkami czasoprzestrzeni.

Odkrycie fal grawitacyjnych i co dalej? Profesor o praktycznych zastosowaniach
Odkrycie fal grawitacyjnych i co dalej? Profesor o praktycznych zastosowaniach

Autor: zupi/rp / Źródło: phys.org

Pozostałe wiadomości

Przed nami trudny czas w pogodzie. W weekend zawita do nas prawdziwa zima. Temperatura mocno spadnie, a z nieba będzie padać śnieg z deszczem i śnieg. Opady mogą być intensywne, niewykluczone są burze.

Groźny powrót zimy do Polski. Szczegółowa prognoza

Groźny powrót zimy do Polski. Szczegółowa prognoza

Źródło:
tvnmeteo.pl

Nadchodząca noc w wielu regionach kraju przyniesie przymrozki. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej wydał ostrzeżenia. Nadchodzący czas w pogodzie zapowiada się jednak pod znakiem znacznie trudniejszej aury. Z prognozy zagrożeń wynika, że w weekend powrócić mają do nas opady śniegu, oblodzenia, a także silny wiatr.

Śnieg, oblodzenia, silny wiatr. Tutaj aura może być największym zagrożeniem

Śnieg, oblodzenia, silny wiatr. Tutaj aura może być największym zagrożeniem

Aktualizacja:
Źródło:
IMGW

Pogoda na jutro, czyli piątek, 4.04. W nocy lokalnie mogą pojawić się silne mgły oraz zamglenia. W dzień termometry pokażą nawet 21 stopni Celsjusza.

Pogoda na jutro - piątek, 4.04. W nocy miejscami zrobi się mglisto

Pogoda na jutro - piątek, 4.04. W nocy miejscami zrobi się mglisto

Źródło:
tvnmeteo.pl

Tej nocy warto spojrzeć w niebo - jest szansa, że pojawi się na nim zorza polarna. O możliwości zobaczenia zjawiska poinformował popularyzator astronomii Karol Wójcicki. Pogoda powinna sprzyjać obserwacjom.

"Pojawienie się zorzy możliwe jest w każdej chwili"

"Pojawienie się zorzy możliwe jest w każdej chwili"

Źródło:
tvnmeteo.pl

W ostatnim czasie w Peru padał intensywny deszcz. Do tragicznego zdarzenia doszło w prowincji Chanchamayo, gdzie trzech robotników zginęło w wyniku osuwiska.

Osunęła się ziemia, spadli ze 150 metrów. Nie żyją

Osunęła się ziemia, spadli ze 150 metrów. Nie żyją

Źródło:
Reuters, elbuho.pe, hytimes.pe, pachamamaradio.org

Susza panuje w Kampinoskim Parku Narodowym. Przepływ wody w biegnącym przez jego teren cieku osiągnął w środę rekordowo niską wartość. Jak przekazali w mediach społecznościowych przedstawiciele parku, jest to szczególnie niebezpieczne dla wrażliwych na ogień kampinoskich ekosystemów.

"Najbardziej palny park w Polsce" zmaga się z suszą

"Najbardziej palny park w Polsce" zmaga się z suszą

Źródło:
KPN, Regionalne Centrum Ekologiczne REC Polska

Kot został odnaleziony podczas telewizyjnej relacji na żywo. Zwierzak zaginął podczas tornada, które w środę przeszło nad stanem Arkansas.

"Tam jest mój kot". Zaginione zwierzę odnalazło się podczas relacji telewizyjnej

"Tam jest mój kot". Zaginione zwierzę odnalazło się podczas relacji telewizyjnej

Źródło:
fox13memphis.com, tvnmeteo.pl
Naukowcy sfermentowali miso w kosmosie

Naukowcy sfermentowali miso w kosmosie

Źródło:
CNN, iScience

Polska misja IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną wystartuje najwcześniej w maju - przekazała NASA. W jej tamach na ISS poleci astronauta Sławosz Uznański-Wiśniewski, który przeprowadzi szereg badań zaproponowanych przez krajowe przedsiębiorstwa i ośrodki naukowe.

Polski astronauta na ISS. NASA podała datę

Polski astronauta na ISS. NASA podała datę

Źródło:
PAP, NASA

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba sfotografował asteroidę 2024 YR4. Do niedawna istniało niewielkie ryzyko, że obiekt mógłby uderzyć w Ziemię w 2032 roku. Obecnie to prawdopodobieństwo oceniane jest na bliskie zeru.

Asteroida, która mogła trafić w Ziemię, na zdjęciu

Asteroida, która mogła trafić w Ziemię, na zdjęciu

Źródło:
ESA, phys.org

Samce muszki owocowej, które "piją" alkohol, są bardziej atrakcyjne dla samic. Jak wynika z badań, ten związek chemiczny powoduje zwiększoną produkcję hormonów płciowych. Co jeszcze ciekawsze - w mózgach muszek owocowych naukowcy zidentyfikowali mechanizm pozwalający na kontrolę konsumpcji alkoholu.

Samce muszek owocowych "piją" alkohol, by zyskać na atrakcyjności

Samce muszek owocowych "piją" alkohol, by zyskać na atrakcyjności

Źródło:
PAP, BBC

Tornada przetoczyły się w środę nad centralnymi i południowymi Stanami Zjednoczonymi. Trąby powietrzne spowodowały spore zniszczenia w stanach Missouri i Arkansas. Meteorolodzy ostrzegają, że to nie koniec zagrożeń - kolejne dni mają przynieść wyjątkowo obfite ulewy.

Ludzie pod gruzami domów, wiatr porywał auta

Ludzie pod gruzami domów, wiatr porywał auta

Źródło:
Reuters, CNN

Część Ameryki Północnej powoli kapie w głąb Ziemi. Jak wyjaśnili naukowcy z Uniwersytetu Teksańskiego, proces ten zachodzi bardzo głęboko pod powierzchnią, na granicy skorupy i płaszcza Ziemi. Modelowanie komputerowe pomogło im też w ustaleniu, co powoduje cieknięcie skał.

Geologowie zauważyli, że Stany Zjednoczone kapią w głąb Ziemi

Geologowie zauważyli, że Stany Zjednoczone kapią w głąb Ziemi

Źródło:
University of Texas - Austin

Trzęsienie ziemi o magnitudzie 5,6 nawiedziło południowe wybrzeże Birmy (Mjanmy) - przekazało niemieckie centrum informacyjne GFZ. Azjatycki kraj nadal zmaga się ze skutkami ubiegłotygodniowych wstrząsów, które wystąpiły w okolicy miasta Mandalaj. Jak podała agencja AP, liczba ofiar kataklizmu przekroczyła 3 tysiące.

Kolejne trzęsienie ziemi w Birmie. Liczba ofiar stale rośnie

Kolejne trzęsienie ziemi w Birmie. Liczba ofiar stale rośnie

Źródło:
PAP, Reuters

Rząd Słowacji zatwierdził plan odstrzału 350 niedźwiedzi oraz wprowadził stan nadzwyczajny w 55 z 79 powiatów kraju. Z decyzją władz nie zgadzają się obrońcy przyrody. Według nich planowany odstrzał kilkakrotnie przekracza dopuszczalny poziom.

Stan nadzwyczajny i zgoda na odstrzał 350 niedźwiedzi

Stan nadzwyczajny i zgoda na odstrzał 350 niedźwiedzi

Źródło:
PAP, TVN24

Po raz pierwszy naukowcy wykazali, że niektóre gatunki porostów mogłyby przetrwać warunki panujące na Marsie. W badaniu, prowadzonym przez Polaków, organizmy poddano symulacji, której rezultat zaprzeczył wcześniejszym założeniom dotyczącym życia na Czerwonej Planecie.

Te niezwykłe organizmy występują w Polsce i być może poradzą sobie na Marsie

Te niezwykłe organizmy występują w Polsce i być może poradzą sobie na Marsie

Źródło:
phys.org, zpe.gov.pl

W dolinie Biebrzy panuje susza. Wystarczy iskra, żeby doszło do pożaru. Susza może mieć także katastrofalny wpływ na tamtejsze ptaki, które do lęgu potrzebują rozlewisk.

Tak sucho nad Biebrzą nie było nawet podczas historycznego pożaru

Tak sucho nad Biebrzą nie było nawet podczas historycznego pożaru

Źródło:
TVN24, tvnmeteo.pl

Ogromne fale nawiedziły we wtorek wschodnie wybrzeże Australii. Na popularnej wśród surferów plaży Bondi ocean poważnie uszkodził klub surfingowy. Trudna sytuacja panowała także na południe od Sydney, gdzie przypływ podmył promenadę.

"Królewski przypływ" uderzył w kultową plażę

"Królewski przypływ" uderzył w kultową plażę

Źródło:
Reuters, ABC News

Potężne ulewy nawiedziły w ubiegłym tygodniu australijski Queensland. Według szacunków władz, pod wodą znalazło się około 500 tysięcy kilometrów kwadratowych terenu. Ponad 100 tysięcy sztuk bydła zatonęło. Meteorolodzy nie mają dobrych wieści, bo prognozowane są kolejne opady.

Roczne opady w tydzień. Pod wodą obszar wielkości Francji

Roczne opady w tydzień. Pod wodą obszar wielkości Francji

Źródło:
AFP, PAP

W okolicach Grindaviku na Islandii trwa erupcja wulkaniczna. Prewencyjnie ewakuowano mieszkańców miasta i turystów przebywających w słynnej Błękitnej Lagunie. Od samego rana w regionie trwa wzmożona aktywność sejsmiczna. Wstrząsy były odczuwalne w wielu regionach kraju.

Wulkan się obudził. Wstrząsy odczuwalne w stolicy

Wulkan się obudził. Wstrząsy odczuwalne w stolicy

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, RUV

W ostatnich dniach wiele regionów Stanów Zjednoczonych nawiedziły niszczycielskie burze, którym towarzyszyły tornada. Zginęło co najmniej siedem osób. Wiatr niszczył domy, drzewa i zrywał linie energetyczne. Meteorolodzy ostrzegają, że to jeszcze nie koniec gwałtownych zjawisk.

Nie żyje siedem osób. "Najważniejsze jest zapewnienie bezpieczeństwa"

Nie żyje siedem osób. "Najważniejsze jest zapewnienie bezpieczeństwa"

Źródło:
PAP, NBC News, CNN

Strażacy z Kalifornii od kilku dni walczą z pożarem przy granicy z Nevadą. Udało się powstrzymać rozprzestrzenianie się żywiołu, jednak to nie koniec zmagań służb. Jak podała gazeta "Los Angeles Times", płomienie nadal są potencjalnym zagrożeniem dla znajdujących się w pobliżu drzew, których wiek szacowany jest na ponad 4000 lat.

Ogień zagraża drzewom liczącym ponad 4000 lat

Ogień zagraża drzewom liczącym ponad 4000 lat

Źródło:
PAP, Los Angeles Times, AP, tvnmeteo.pl

W Birmie trwa akcja poszukiwawczo-ratunkowa po trzęsieniu ziemi, jakie nawiedziło kraj w zeszłym tygodniu. Bilans ofiar wzrósł do ponad 2,7 tysięcy. Jak opowiadali na antenie TVN24 wolontariusze z organizacji Humanosh Emergency Medical Team, koordynację pomocy utrudnia brak usług komunikacyjnych, a przez zniszczone drogi służby mają problemy z dotarciem do potrzebujących.

"Podróż, która do tej pory trwała dwie godziny, zajmuje dziesięć"

"Podróż, która do tej pory trwała dwie godziny, zajmuje dziesięć"

Źródło:
Reuters, PAP, TVN24

Ulewy nawiedziły w poniedziałek południową Brazylię. Najtrudniejsza sytuacja panowała w rejonie Sao Paulo, gdzie woda zalała kilka ważnych arterii komunikacyjnych. Transport miejski został wstrzymany, a tysiące domów pozostało bez dostępu do prądu.

Na ulicach zamiast autobusów pojawiły się amfibie

Na ulicach zamiast autobusów pojawiły się amfibie

Źródło:
PAP, G1 Globo

Wystartowała misja Fram2. Załoga kapsuły Crew Dragon "Resilience" spędzi cztery dni na orbicie polarnej - to pierwsza załogowa misja, której trasa przebiega nad obszarami okołobiegunowymi. Cywilni astronauci mają w planach przeprowadzenie ponad 20 eksperymentów.

Spędzą kilka dni na nieprzyjaznej orbicie. Pierwsza taka misja w historii

Spędzą kilka dni na nieprzyjaznej orbicie. Pierwsza taka misja w historii

Źródło:
Reuters, SpaceX, CNN, "Z głową w gwiazdach", "O kosmosie i astronautyce"

Drastyczne ochłodzenie przerwie ciepłą, wiosenną pogodę. Jak bardzo spadnie temperatura? Sprawdź, co przewiduje Tomasz Wasilewski w swojej prognozie długoterminowej na kolejne 16 dni.

Pogoda na 16 dni: w pewnym momencie cofniemy się o miesiąc

Pogoda na 16 dni: w pewnym momencie cofniemy się o miesiąc

Źródło:
tvnmeteo.pl

Z analiz Centrów Kontroli i Prewencji Chorób w USA wynika, że może być więcej gatunków kleszczy, które powodują u ludzi rzadką alergię na czerwone mięso. Głównym jej sprawcą pozostaje jednak niesławny Amblyomma americanum.

Więcej gatunków kleszczy może przenosić alergię na czerwone mięso

Więcej gatunków kleszczy może przenosić alergię na czerwone mięso

Źródło:
Live Science, tvnmeteo.pl

Gwałtowne burze przetoczyły się w weekend przez środkowo-wschodnie Stany Zjednoczone. Towarzyszył im porywisty wiatr, który powalał drzewa. Narodowa Służba Pogodowa ostrzega przed tornadami, które mogą się pojawić w poniedziałek w centralnej części Missisipi i w dolinie rzeki Ohio.

Drzewa spadały na domy i samochody. "Mężczyzna zginął na miejscu"

Drzewa spadały na domy i samochody. "Mężczyzna zginął na miejscu"

Źródło:
CNN, USA Today