Ở đó chúng tôi có trong bạc hà tinh thể là gì. Ở trường, chúng tôi đã học được rằng, từ hạt đường đến kim cương, những vật liệu này có chung một sự sắp xếp đồng nhất và có trật tự của các nguyên tử của chúng, tạo thành một mô hình lặp lại trong không gian, tạo ra hình dạng đẹp và đều đặn của chúng. Trong một lớp học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nơi Giáo sư Frank Wilczek, giải Nobel Vật lý, đã nảy ra ý tưởng: điều gì sẽ xảy ra nếu có một số 'tinh thể thời gian' có cấu trúc, thay vì lặp lại trong không gian, lại tự lặp lại theo thời gian?
Giả thuyết 'kỳ lạ' này được đưa ra vào năm 2012 đã tạo ra một cuộc tranh luận mạnh mẽ trong cộng đồng khoa học trong nhiều năm. Nếu có thể, loại tinh thể này phải có khả năng duy trì sự ổn định nhưng đồng thời cũng phải thay đổi cấu trúc tinh thể theo định kỳ; Người ta quyết định rằng nếu chúng ta quan sát chúng ở những thời điểm khác nhau, chúng ta nên nhận thấy rằng cấu trúc của chúng (trong không gian) không phải lúc nào cũng giống nhau, ở trạng thái chuyển động vĩnh viễn, ngay cả ở trạng thái năng lượng tối thiểu hoặc trạng thái cơ bản.
Tất cả điều này trực tiếp phá hoại các định luật nhiệt động lực học. Và những tinh thể này không phải là rắn, không lỏng cũng không phải khí. Thậm chí không phải khí plasma-ion hóa-. Nó sẽ là một trạng thái khác của vật chất.
Sau những cuộc tranh luận gay gắt, trong đó Wilczek được coi là gần như điên rồ, vào năm 2016, một nhóm nghiên cứu cuối cùng đã chứng minh được rằng về mặt lý thuyết có thể tạo ra tinh thể thời gian, một kỳ tích đã đạt được chỉ một năm sau đó. Kể từ đó, lĩnh vực vật lý này đã trở thành một lĩnh vực rất hứa hẹn có thể cách mạng hóa mọi thứ, từ công nghệ lượng tử đến viễn thông, thông qua khai thác mỏ hoặc chính sự hiểu biết về vũ trụ.
Tuy nhiên, có một vấn đề: những tinh thể này chỉ xuất hiện trong những điều kiện rất đặc biệt. Nói một cách cụ thể, các nhà khoa học đã sử dụng chất ngưng tụ tứ hạt magnon Bose-Einstein, một trạng thái vật chất được tạo ra khi các hạt, được gọi là boson, được làm lạnh đến gần độ không tuyệt đối (-273,15 độ C hoặc -460 độ F). Điều này đòi hỏi thiết bị rất phức tạp và tất nhiên không thể rời khỏi các phòng thí nghiệm và buồng chân không, vì sự tương tác với môi trường bên ngoài khiến việc tạo ra nó là không thể.
Cho đến bây giờ. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học California Riverside đã cố gắng tạo ra các tinh thể thời gian quang học có thể được tạo ra ở nhiệt độ phòng, như được giải thích trong một nghiên cứu trên tạp chí 'Nature Communications'. Để làm được điều này, người ta đã sử dụng một bộ cộng hưởng siêu nhỏ - một đĩa làm bằng thủy tinh magie florua có đường kính chỉ một milimét, tạo ra cộng hưởng khi nhận được các sóng có tần số nhất định. Sau đó, họ bắn phá bộ cộng hưởng vi quang học này bằng chùm tia từ hai tia laser.
Các cực đại hạ hài
Các gai phụ (soliton), hoặc âm tần giữa hai chùm tia laser, biểu thị sự phá vỡ đối xứng thời gian và do đó tạo ra các tinh thể thời gian. Hệ thống tạo ra một bẫy mạng quay cho các soliton quang học, trong đó tuần hoàn hoặc cấu trúc của chúng theo thời gian được hiển thị.
Để duy trì tính toàn vẹn của hệ thống ở nhiệt độ phòng, nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng khối tự động phun, một kỹ thuật đảm bảo rằng tia laser nước muối duy trì một tần số quang học nhất định. Điều này có nghĩa là hệ thống có thể được đưa ra khỏi phòng thí nghiệm và được sử dụng cho các ứng dụng thực địa, cụ thể là để đo thời gian, tích hợp vào máy tính lượng tử hoặc nghiên cứu trạng thái của chính nó.
Hossein Taheri, Marlan và Rosemary Bourns, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại UC Riverside, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Khi hệ thống thí nghiệm của bạn trao đổi năng lượng với môi trường xung quanh, sự tiêu tán và tiếng ồn cùng hoạt động để phá hủy trật tự thời gian. "Trên nền tảng quang tử của chúng tôi, hệ thống đạt được sự cân bằng giữa được và mất để tạo ra và bảo tồn các tinh thể thời gian."
