Due distinti gruppi di scienziati hanno recentemente riferito di aver osservato cristalli temporali, il che conferisce credibilità all'idea che questo stato teorico della materia sia qualcosa che gli esseri umani possono effettivamente creare e osservare. E infatti, i cristalli del tempo possono essere cresciuti nella camera da letto di un bambino.
Tuttavia, richiede sensori e laser nucleari per aiutare i cristalli del tempo a raggiungere il loro pieno potenziale e quindi misurarli e osservarli. Questa combinazione di termini scientifici drammatici e oggetti incredibilmente semplici è una grande analogia per i cristalli temporali nel loro complesso.
Continuate a leggere per capire cosa sono e come potrebbero influenzare le nostre vite.
Quali sono i cristalli del tempo?
I cristalli del tempo sono sistemi di atomi che si dispongono nel tempo come i solidi più tradizionali si cristallizzano nello spazio. Nel caso in cui il tuo cervello non sia abbastanza incline a cercare di capire cosa significhi, i due gruppi di scienziati hanno creato strutture radicalmente differenti che cadono entrambe sotto l'etichetta "cristalli temporali".
Questi sistemi atomici non sono portali di viaggi nel tempo o macchine Rube Goldberg infinite, ma piuttosto l'avvento di un intero nuovo stato della materia - indipendente dai solidi familiari, dai liquidi e dai gas che costituiscono il nostro universo conosciuto.
Il fisico teorico del MIT Frank Wilczek ha proposto per la prima volta l'idea dei cristalli temporali nel 2012, ipotizzando che se le proprietà cambiano nel tempo piuttosto che nello spazio, potrebbero creare nuovi stati della materia. Meno di sei anni dopo, i due gruppi di scienziati hanno creato cristalli che sembrano possedere proprietà simili a quelle che ha proposto.
Seriamente, cosa significa?
Le leggi fisiche ruotano intorno alle simmetrie, che sono momenti in cui un'azione crea una reazione uguale, indipendentemente dall'ambiente. Questa è la fisica di base di Newton e una delle leggi fondamentali su come percepiamo l'universo. Un ceppo che brucia crea una quantità misurabile di calore in base alla quantità di massa disponibile, una palla che colpisce una parete rimbalza contro la parete con la stessa forza con cui la colpisce - meno le perdite per dissipazione, che potrebbero essere misurate in calore.
Wilczek si chiedeva se le molecole potessero rompere la simmetria tradotta nel tempo tradizionale, che è ciò che regola le leggi responsabili della creazione dei cristalli. Cristalli tradizionali come il sale e il quarzo sono cristalli spaziali tridimensionali ordinati. I loro atomi sono disposti secondo un prevedibile sistema ripetitivo.
I cristalli temporali, d'altra parte, sono diversi a livello atomico. I loro atomi ruotano periodicamente, cambiando direzione mentre una forza pulsante li fa girare. Letteralmente, i cristalli temporali "spuntano" come un vecchio orologio a pendolo ei loro atomi ruotano a frequenza costante e periodica.
Ma non è questo il motivo per cui hanno il nome time crystal - il nome deriva dal fatto che la struttura atomica dei cristalli si ripete nel tempo, motivo per cui sembrano oscillare a frequenze prestabilite. I cristalli del tempo non trovano mai l'equilibrio nel modo in cui fanno un diamante o un rubino, quindi sono ora considerati uno dei pochi esempi di materia non di equilibrio noti agli scienziati.
Cristalli del tempo nel mondo reale
Probabilmente ti starai chiedendo che cristalli del tempo assomiglino , che ne sapresti uno se lo vedessi e che cosa esattamente avrebbero intenzione di fare per noi. La cosa più importante da capire è che i cristalli temporali sono fondamentalmente esistenti solo in limitate circostanze di laboratorio, in particolare quando gli scienziati gli hanno dato una spinta per mettere in movimento le loro oscillazioni.
Una volta oscillante, sembra che i cristalli del tempo si riverbereranno indefinitamente. E l'esperimento del gruppo di Harvard produsse un cristallo che, una volta attivato, brillava a causa dei suoi periodici riverberi energetici.
La squadra di Yale che ha scoperto i cristalli del tempo li ha trovati all'interno di una sorprendente serie di cristalli di fosfato monoammonico (MAP). Questi cristalli sono straordinariamente facili da coltivare e sono spesso inclusi nei set di cristalli per la crescita dei bambini.
Uno studente ha avuto cristalli MAP nel laboratorio per un diverso esperimento quando il team di cristallo del tempo ha deciso di cercare la firma di un cristallo temporale discreto usando la risonanza magnetica nucleare. Lo scienziato di Yale Research, Sean Barrett, ha riassunto in modo ironico: "Il nostro lavoro suggerisce che la firma di un DTC potrebbe essere trovata, in linea di principio, guardando in un kit per la crescita dei cristalli di un bambino".
Questa scoperta di cristalli temporali in un luogo semplice e selvaggiamente inaspettato solleva domande fondamentali su come si formano i cristalli temporali e quali stati della materia potrebbero esistere nel tempo all'interno della materia osservata esistente nello spazio. L'ampiezza e la ricchezza delle fasi della materia nell'universo è, apparentemente, persino maggiore di quanto abbiamo capito in precedenza.
E queste fasi, che potrebbero non essere osservabili con i cinque sensi tradizionali ma sono sorprendentemente evidenti quando misurate usando strumenti in grado di percepire le oscillazioni atomiche, potrebbero essere molto più comuni di quanto Wilczek non avesse mai immaginato quando propose per la prima volta la sua teoria.
Aggiungendo impulsi laser o microonde a oggetti apparentemente solidi, potremmo scoprire queste oscillazioni costanti nella materia atomica in tutto l'universo, e alcune forme di cristalli temporali potrebbero facilmente essere più drammatiche di quelle finora osservate.
Applicazioni future
Gli scienziati ritengono che studiare i cristalli del tempo e perfezionare la nostra comprensione di questi consentirà scoperte in termini di potenza e accuratezza di orologi atomici, giroscopi e magnetometri, nonché ulteriori sviluppi nel modo in cui creiamo potenziali tecnologie quantistiche.
La promessa di utilizzare sistemi quantistici stabili a temperature operative molto più elevate di quelle che possiamo ottenere attualmente potrebbe essere la spinta finale necessaria per rendere il calcolo quantico una realtà - il che è davvero un grosso problema. Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha annunciato un programma di finanziamento per studiare più potenziali applicazioni di cristalli temporali, dato che il calcolo quantico è uno degli orizzonti tecnologici più promettenti nell'era dei computer.
La scoperta dei cristalli del tempo richiede anche una rivalutazione di alcune teorie e intese esistenti, poiché sembra suggerire che ci siano fasi della materia al di fuori del regno di ciò che attualmente comprendiamo. Ci sono alcune potenziali applicazioni di cristalli temporali che sono ancora più fantascientifiche di quanto il loro nome implichi, ma a differenza di molte innovazioni dal suono futuristico, i cristalli temporali esistono già in più di una forma e sono stati confermati in studi peer-reviewed da più università gruppi di ricerca.
Conclusione
Sì, i cristalli del tempo sembrano qualcosa usciti da un romanzo di fantascienza. Ma più arriviamo a capire come funzionano, più iniziamo a capire quanto potenziale hanno.
Quando iniziamo ad avvicinarci ai limiti di quanti transistor possono essere fisicamente inclusi in un microchip, i cristalli temporali possono essere la soluzione che apre radicalmente nuovi metodi di calcolo.
Ciò che è chiaro è che più guardiamo alla "sfera di cristallo" dei cristalli del tempo, più promettente sembra il futuro.
Di: Anna Kucirkova tramite Resonance
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