Jak už mnozí víte, v roce 2017 byly poprvé zveřejněny časové krystaly, dříve spatřované pouze v teoretických úvahách. Tyto fascinující struktury se podobají klasickým krystalům, jejichž vzorce se pravidelně opakují, avšak v čase. Časové krystaly, které vykazují pravidelně vibrační nebo „tikající“ chování na stálých frekvencích, potvrzují možnost existence struktury, která existuje v časoprostoru.

Od jejich objevení již uplynulo několik let a stále vzbuzují zájem. Nyní tým amerických fyziků vedený Bingtianem Ye z Harvardovy univerzity a Chongem Zu z Washington University v St. Louis, vytvořil nový typ struktury známý jako časový kvazikrystal.

Podle Zua, časové krystaly fungují jako hodiny, které nepotřebují natahovat ani měnit baterie, a teoreticky tikají navždy. Dosud byly však křehké a citlivé na okolní podmínky, což omezuje možnost jejich dlouhodobého pozorování. Fyzici byli schopni zaznamenat pouze omezený počet cyklů tikání předtím, než se struktura rozpadla. Proto výzkum časových kvazikrystalů, které vedou k novým fyzikálním objevům, představuje vzrušující krok vpřed.

Časové kvazikrystaly, podle Zua, reprezentují nové skupenství hmoty, neboť mají organizovanou strukturu v čase, která však zahrnuje vibrace na různých frekvencích. To se podstatně liší od klasických krystalů, které jsouPeriodic, a ukazuje na novou dimenzi chápání hmoty.

Badatelé vytvořili časový kvazikrystal drobné (asi milimetrové) velikosti k bombardováním diamantového kusu atomy dusíku. Při nahrazení atomů uhlíku atomy dusíku vzniklo NV centrum (nitrogen-vacancy center), což je spojení atomu dusíku s prázdným místem. Výsledné časové kvazikrystaly jsou tvořeny až milionem NV center, které mají velikost přibližně 1 mikrometr, což je činí viditelnými pouze pod mikroskopem. V těchto kvazikrystalech lze pomocí pulzů mikrovlnného záření spouštět specifické „rytmy“.

Jaké jsou praktické aplikace časových kvazikrystalů? Tyto struktury pomáhají potvrzovat některé koncepty kvantové mechaniky a jsou zásadní pro základní výzkum. Na obzoru však existují i praktické využití, jako jsou kvantové senzory s nekonečnou energií, nové extrémně přesné hodiny a možné inovace v oblasti pamětí typu kvantové RAM.

Spojení teoretických konceptů a praktických aplikací činí z této oblasti studia jedno z nejvíce vzrušujících a ničících limitů v moderní fyzice.