Кристали часу порушують відомі нам закони фізики

У лютому 2012 року лауреат Нобелівської премії Франк Вільчек представив на суд наукового громадськості свою вельми незвичайну ідею. Хоча це і здавалося неможливим, фізик зумів відшукати очевидний доказ існування "кристалів часу" - фізичних структур, які рухаються з певною періодичністю, подібно хвилинній стрілці наручних годинників, нескінченно, не витрачаючи на рух ніякої енергії і не зупиняючись.

Спочатку відкриття тимчасових кристалів було зустрінуте науковим співтовариством гробовим мовчанням. Теорія здавалася надто екзотичною, більш того, суперечить закону фізики: "існування вічного двигуна неможливо". Єдиним коментарем, супроводивши поява на світ теорії про вічний рух, був вислів польського фізика, професора Якуба Закрвскі: "Я просто не знаю".
Через рік після своєї публікації Вильчек отримав можливість підтвердити теорію на практиці. І не заради вічного двигуна (навряд чи взагалі рухаються кристалічні решітки можна використовувати таким чином), а для того, щоб похитнути основи панівної в науковому світі теорії часу.
Теорія як вона є
"Я просто подумав про те, що ми сприймаємо кристали як щось тривимірне. Тут все набагато складніше, кристалічна решітка може існувати і в четвертому вимірі. Весь інтерес в тому, як вона буде вести себе в тимчасовій системі координат" - розповів Вильчек про хід своєї думки.
Коли матерія кристалізується, атоми спонтанно складаються в певну структуру тривимірної решітки. Баланс сил між атомами запобігає заповнення ними порожніх місць в цій решітці. Оскільки вибір місця, яке посяде атому, дискретний, кристали порушують просторову природну симетрію. Таким же чином, на думку вченого, кристалічні структури порушують і тимчасову симетрію, створюючи щось, що рухається і не витрачає на це енергії.
великий експеримент
У червні минулого року група фізиків під керівництвом наноінженерії з Берклі Сянг Чжана висунула ідею створення кристала в формі постійно обертового кільця заряджених атомів, причому один з розробників заявив, що ідея прийшла йому в голову ще до опублікування статті Вильчека.
Експеримент з Берклі займе, за словами самих експериментаторів, "приблизно від трьох до нескінченності років", в залежності від непередбачених технічних труднощів і фінансування. Підсумком експерименту фізики вважають різкий стрибок науки від тимчасових кристалів за межі таких застарілих законів квантової механіки, вперед, до більш великим теоріям.
"Цікаво, чи зробимо ми наступний за Ейнштейном крок в науці? - розмірковує Тонгцхан Лі, один з учасників групи. - Він же казав, що квантова механіка ще не повністю вивчена".
Створення іонного кільця

Схема експерименту, який планують дослідники з Університету Берклі
Команда фізиків з Берклі має намір створити кристали часу шляхом введення сотні іонів кальцію в невелику камеру, оснащену електродами. Електричне поле зажене іони в "пастку" шириною 100 мкм, це - товщина людської волосини. Так як заряди відштовхуються, іони рассредоточатся в просторі пастки рівномірно, навколо зовнішнього краю, утворюючи кристалічний кільце. Потім діодні лазери усунуть кінетичну енергію іонів і охолодять їх практично до абсолютного нуля. Далі, в пастці буде включено статичну магнітне поле, яке, за задумом вчених, має запустити іонну обертання. Якщо все пройде успішно, фізики планують "помітити" один з іонів, щоб спостерігати за періодичністю і швидкістю руху. "Якщо" - ключове слово в даному експерименті. "Це буде дійсно за гранню сучасного наукового знання і розуміння, руйнування тимчасової симетрії, - мріє професор Лі. - Але спочатку ми повинні довести, що воно дійсно існує".