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

IMGW ostrzega przed niebezpieczeństwami pogodowymi. W części kraju obowiązują alerty meteorologiczne drugiego i pierwszego stopnia przed roztopami. W nocy oraz w poniedziałek towarzyszyć nam będą również opady marznące i silne podmuchy wiatru.

Noc pod znakiem niebezpiecznej pogody. Pomarańczowe alerty IMGW dla części kraju

Noc pod znakiem niebezpiecznej pogody. Pomarańczowe alerty IMGW dla części kraju

Aktualizacja:
Autor:
jdw,ps,anw,as
Źródło:
IMGW

Jakiej pogody możemy się spodziewać w nowym roku? Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW) opublikował długoterminową eksperymentalną prognozę pogody na styczeń, luty, marzec i kwiecień 2024. Jeden z tych miesięcy zapowiada się cieplejszy, a jeden zimniejszy niż zazwyczaj.

Eksperymentalna prognoza długoterminowa IMGW. Pogoda na drugą część zimy i początek wiosny

Eksperymentalna prognoza długoterminowa IMGW. Pogoda na drugą część zimy i początek wiosny

Autor:
anw
Źródło:
IMGW

W niedzielę wieczorem nad wieloma regionami Polski unosi się smog. Normy jakości powietrza są przekroczone o kilkaset procent. Sprawdź, jakim powietrzem oddychasz w swoim mieście.

Smog w Polsce. Miejscami poważnie przekroczono normy

Smog w Polsce. Miejscami poważnie przekroczono normy

Autor:
anw
Źródło:
tvnmeteo.pl

Pogoda na jutro, czyli na poniedziałek 11.12. Noc przyniesie opady deszczu, śniegu z marznącym deszczem oraz śniegu. W dzień również będzie padać, termometry pokażą maksymalnie 9 stopni Celsjusza.

Pogoda na jutro - poniedziałek, 11.12. Nocą mocniej powieje, w dzień do 9 stopni

Pogoda na jutro - poniedziałek, 11.12. Nocą mocniej powieje, w dzień do 9 stopni

Autor:
anw
Źródło:
tvnmeteo.pl

Do Polski zmierza ciepło z zachodu - będzie prawie 10 stopni. Co jeszcze czeka nas w pogodzie w ciągu kolejnych dni? Jakie będą święta Bożego Narodzenia? Sprawdź długoterminową prognozę pogody.

Pogoda na 16 dni: Koniec grudniowej zimy. Czy na długo?

Pogoda na 16 dni: Koniec grudniowej zimy. Czy na długo?

Autor:
Tomasz
Wasilewski
Źródło:
tvnmeteo.pl

W kierunku australijskiego stanu Queensland przesuwa się silny cyklon tropikalny Jasper. Meteorolodzy ostrzegają przed ulewnymi opadami deszczu, powodziami i silnym wiatrem. Mieszkańcy zaczęli robić zapasy, półki w niektórych sklepach opustoszały.

Puste półki w supermarketach. Szykują się na uderzenie cyklonu

Puste półki w supermarketach. Szykują się na uderzenie cyklonu

Autor:
ps
Źródło:
ABC, 9news.com.au, CNN, PAP, tvnmeteo.pl

Z badania przeprowadzonego przez międzynarodowy zespół naukowców wynika, że oceany są w stanie zmagazynować pochodzący z atmosfery dwutlenek węgla o około 20 procent więcej, niż wynika z raportu opracowanego przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC). Artykuł na ten temat opublikowano na łamach "Nature".

Badacze: oceany mogą gromadzić 20 procent węgla więcej, niż szacowano

Badacze: oceany mogą gromadzić 20 procent węgla więcej, niż szacowano

Autor:
anw
Źródło:
PAP, Nature

Zbliża się grudniowa "noc spadających gwiazd". Już w przyszłym tygodniu nastąpi maksimum roju Geminidów. W ciągu godziny możemy zobaczyć 120 przecinających niebo meteorów.

Niebawem deszcz meteorów. Niebo rozświetlą Geminidy

Niebawem deszcz meteorów. Niebo rozświetlą Geminidy

Autor:
ps
Źródło:
tvnmeteo.pl, livescience.com

Pogoda na święta Bożego Narodzenia. Jak zapowiada rzecznik prasowy IMGW Grzegorz Walijewski, święta spędzimy raczej w jesiennej aurze. Synoptyk tvnmeteo.pl Arleta Unton Pyziołek zwraca jednak uwagę na to, że amerykański model pogodowy zakłada trochę inny scenariusz.

Pogoda na święta Bożego Narodzenia. "Możemy się znaleźć między młotem a kowadłem"

Pogoda na święta Bożego Narodzenia. "Możemy się znaleźć między młotem a kowadłem"

Autor:
map
Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl

Sześć osób nie żyje, a ponad 20 jest rannych po przejściu tornada przez centrum stanu Tennessee w USA. Jak poinformowały lokalne władze, wiele domów zostało zniszczonych, a dziesiątki tysięcy mieszkańców pozostaje bez prądu.

Tornada w Tennessee. Nie żyje sześć osób, ponad 20 jest rannych

Tornada w Tennessee. Nie żyje sześć osób, ponad 20 jest rannych

Autor:
bp//mrz
Źródło:
PAP, Reuters

Jadący na motocyklach żołnierze żandarmerii wojskowej w Brazylii mieli niecodziennego towarzysza. Tuż obok nich pojawiła się niebiesko-żółta papuga ara. Udało się to uwiecznić na nagraniu.

Papuga dołączyła do patrolu. Zobacz nagranie

Papuga dołączyła do patrolu. Zobacz nagranie

Autor:
ps
Źródło:
Reuters

W Rzymie, Mediolanie, Wenecji, Turynie i Bolonii aktywiści klimatyczni wlali w sobotę do rzek i kanałów substancję, barwiąc wodę na zielono. Ich akcja przy wykorzystaniu nieszkodliwego, jak zapewniono, środka była wyrazem protestu wobec braku konkretnych rezultatów konferencji klimatycznej COP28, trwającej w Dubaju.

Rzeki i kanały zafarbowane na zielono. "Rząd mówi, Ziemia tonie"

Rzeki i kanały zafarbowane na zielono. "Rząd mówi, Ziemia tonie"

Autor:
JW/ams
Źródło:
PAP, TVN24 Biznes

Dobór pompy ciepła to zadanie, które należy zlecić wykwalifikowanemu specjaliście. Zaproponuje on urządzenie dostosowane do zapotrzebowania na ciepło budynku oraz potrzeb jego mieszkańców. Istnieje jednak kilka ważnych aspektów, na które przyszli użytkownicy powinni zwrócić szczególną uwagę przed podjęciem ostatecznej decyzji o zakupie urządzenia. 

Pompa ciepła - na co zwrócić uwagę przy jej doborze?

Pompa ciepła - na co zwrócić uwagę przy jej doborze?

Autor:
red.
Źródło:
viessmann.pl

Ratownicy Grupy Beskidzkiej GOPR podnieśli do drugiego stopnia zagrożenie lawinowe w rejonie Babiej Góry. W partiach szczytowych leży prawie metr śniegu.

Większe ryzyko lawin na Babiej Górze. Ostrzeżenie dla turystów

Większe ryzyko lawin na Babiej Górze. Ostrzeżenie dla turystów

Autor:
ps
Źródło:
PAP

W nocy z poniedziałku na wtorek asteroida przeleci tuż przed Betelgezą, jedną z najjaśnieszych gwiazd naszego nieba, znajdującą się w gwiazdozbiorze Oriona. Kto będzie miał szansę na oglądanie tego niezwykłego wydarzenia?

Zaćmienie Betelgezy tuż-tuż. Kto będzie miał szansę je zobaczyć

Zaćmienie Betelgezy tuż-tuż. Kto będzie miał szansę je zobaczyć

Autor:
map
Źródło:
space.com

W parku rozrywki w Orlando przyszedł na świat biały aligator. Gad nie jest albinosem, cierpi na leucyzm. Pracownicy szukają teraz dla nowego podopiecznego odpowiedniego imienia.

W Orlando wykluł się niezwykły aligator leucystyczny

W Orlando wykluł się niezwykły aligator leucystyczny

Autor:
anw
Źródło:
Reuters, CNN

Choć należą do tej samej rodziny, w otoczeniu innych ptaków wrony i sójki przejawiają diametralnie różne zachowania względem jedzenia - oceniają autorzy pracy opublikowanej na łamach czasopisma naukowego "PLOS One".

Które z tych ptaków są bardziej wybredne - sójki czy wrony?

Które z tych ptaków są bardziej wybredne - sójki czy wrony?

Autor:
jdw
Źródło:
Science Daily, TVN24.pl

Uznawane w starożytnym Egipcie za wcielenie boga Thota pawiany, mimo otaczającego je kultu, za życia cierpiały z powodu nieodpowiednich warunków bytowych - wskazują wyniki badania opublikowanego na łamach czasopisma naukowego "PLOS One". W ramach pracy przeanalizowano zmumifikowane szczątki co najmniej 36 zwierząt.  

Były czczone, ale życia nie miały łatwego. Zbadano szkielety starożytnych pawianów

Były czczone, ale życia nie miały łatwego. Zbadano szkielety starożytnych pawianów

Autor:
jdw
Źródło:
Live Science, PLOS One

Ogromne ilości martwych ryb pokryły plażę w północnej Japonii. Władze poinformowały, że przyczyna masowej śmierci nie jest znana. Do mieszkańców zaapelowano o niejedzenie ich.

Morze wyrzuciło tysiące martwych ryb

Morze wyrzuciło tysiące martwych ryb

Autor:
ps
Źródło:
Reuters, AP

Decydując się na montaż urządzeń zwiększających efektywność energetyczną budynku, takich jak pompy ciepła, moduły fotowoltaiczne czy nowoczesne kotły gazowe, warto skorzystać z programów dofinansowania do ich zakupu i montażu. Wśród nich znajdziemy programy oferujące dotacje zarówno skierowane do właścicieli nowych budynków, jak i tych poddawanych termomodernizacji. 

Dotacje do źródeł energii dla domów jednorodzinnych

Dotacje do źródeł energii dla domów jednorodzinnych

Autor:
red.
Źródło:
viessman.pl

Ukraińscy policjanci na zachodzie kraju dokonali nieoczekiwanego odkrycia po zatrzymaniu jednego z aut. Pod maską samochodu znajdował się mały kot, który przejechał w ten sposób ponad 200 kilometrów.

Przejechał pod maską samochodu ponad 200 kilometrów

Przejechał pod maską samochodu ponad 200 kilometrów

Autor:
ps
Źródło:
PAP, rbc.ua

Małże z gatunku przyszynka szlachetna, których liczebność w rejonie wybrzeży Chorwacji gwałtownie spadała od 2016 roku, zaskoczyły biologów morskich wzrostem swojej liczebności.

Nawet 120-centymetrowe małże znów widywane w Chorwacji

Nawet 120-centymetrowe małże znów widywane w Chorwacji

Autor:
jdw
Źródło:
Reuters, TVN24.pl

Ulewne deszcze nawiedziły Mahe, największą wyspę Seszeli. Opady doprowadziły do powodzi i osuwiska, w wyniku którego zniszczone zostały domy i budynki przemysłowe. Prezydent Wavel Ramkalawan ogłosił stan wyjątkowy. Zginęły trzy osoby.  

Głaz zwalił się na dom, zginęły dwie osoby. Potężne załamanie pogody na Seszelach

Głaz zwalił się na dom, zginęły dwie osoby. Potężne załamanie pogody na Seszelach

Autor:
jdw
Źródło:
Reuters, TVN24.pl

Tragiczny los spotyka zwierzęta żyjące w Parku Narodowym Hwange w Zimbabwe. Dotkliwa susza spowodowała obniżenie wód gruntowych, z których czerpana jest woda do wodopojów. Ekolodzy informują, że padło kilkadziesiąt słoni.

Zwierzęta padają z pragnienia. "Doświadczyliśmy skutków zmian klimatu"

Zwierzęta padają z pragnienia. "Doświadczyliśmy skutków zmian klimatu"

Autor:
ps
Źródło:
PAP, Reuters

Ostatni raz średni poziom dwutlenku węgla w atmosferze był równy jego obecnym wartościom 14-16 milionów lat temu - oceniają autorzy pracy opublikowanej w piątek w czasopiśmie naukowym "Science". Badacze przestrzegają przed dalszym zwiększaniem emisji gazów cieplarnianych. 

Naukowcy: dwutlenku węgla w atmosferze jest tyle, co nawet 16 milionów lat temu

Naukowcy: dwutlenku węgla w atmosferze jest tyle, co nawet 16 milionów lat temu

Autor:
jdw
Źródło:
Live Science, Science

Podczas wykopalisk na terenie ruin starożytnych Pompejów archeolodzy znaleźli pozostałości piekarni. Niewolnicy razem z osłami byli w niej zamykani i zmuszani do mielenia ziarna do produkcji chleba - poinformowała w piątek dyrekcja parku archeologicznego.

Piekarnia, która była więzieniem. "Wstrząsający aspekt niewolnictwa"

Piekarnia, która była więzieniem. "Wstrząsający aspekt niewolnictwa"

Autor:
ps
Źródło:
PAP, Reuters

Jedno z miast w Pakistanie, Lahaur, spowiła warstwa gęstego smogu. Metropolia zajmowała w czwartek przed południem drugie miejsce w rankingu miast o najgorszej jakości powietrza. Lokalne przychodnie pediatryczne notują wzrost liczby pacjentów.

Oglądają świat zza szarej zasłony, coraz częściej chorują

Oglądają świat zza szarej zasłony, coraz częściej chorują

Autor:
jdw
Źródło:
Reuters, TVN24.pl

Mieszkańcy greckiej wioski Metamorfosi zagłosowali za jej przeniesieniem. Miejscowość trzy raz została zniszczona przez powódź, a ostatni raz do takiego kataklizmu doszło we wrześniu. - Można mieć nadzieję, że będziemy mieć bezpieczne domy - powiedział wójt Petros Kontogiannis.

Powodzie trzy razy zniszczyły wieś. Głosowanie w sprawie przenosin

Powodzie trzy razy zniszczyły wieś. Głosowanie w sprawie przenosin

Autor:
ps
Źródło:
PAP, Reuters

Gdy 10-miesięczna suczka Luna zniknęła z oczu właścicieli, nikt nie spodziewał się, że należy szukać jej nie na ziemi, ale nad jej powierzchnią. Dokładnie na wysokości ośmiu metrów, na jednym z drzew, owczarka niemieckiego wypatrzył przyjaciel rodziny.

Owczarek niemiecki utknął na drzewie

Owczarek niemiecki utknął na drzewie

Autor:
jdw
Źródło:
CNN, TVN24