2012 年、すべての物理法則に反する奇妙な物質状態がアメリカの物理学者フランク ウィルチェックによって発見されました。 2004 年にノーベル物理学賞を受賞したこの科学者は、時間と物体間の距離を途方もない精度で測定できる「時間結晶」に基づいた研究を行っています。
この概念は、多くの科学界では不可能であると考えられていましたが、最近ではこれらの結晶に関するいくつかの研究が作成され、より受け入れられるようになりました。その中で、スペインのグラナダ大学が実施した新たな研究は、この奇妙な物質の製造が近い可能性である可能性があることを示した。
タイムクリスタルを理解する
このテーマはまだ非常に新しいため、時間結晶が量子技術、電気通信、鉱業、さらには宇宙全体の理解などの科学分野にどのような革命をもたらす可能性があるかについてはほとんど知られていません。
しかし、わかっていることは、結晶は繰り返しパターンでの原子の配置によって定義されるということです。液体分子は対称的に分布しますが、結晶はシーケンスを形成するネットワークと構造にグループ化されます。
ウィルチェックは、Scientific Americanに掲載された彼の研究で、距離測定だけでなく、時間測定を使用した場合にも結晶分子の繰り返しが発生する可能性について調査しました。
パターンを破る
一方で、液体が対称的である場合、その秩序が崩れると、液体は液体であることをやめ、結晶のような別の形状になります。したがって、たとえば、液体状態の水は対称ですが、相が変化すると他の形状をとることがあります。
研究者パブロ・ウルタド氏率いるグラナダ大学のチームは、この対称性を物理的空間ではなく時間的に破ろうと提案した。したがって、科学者たちはスーパーコンピューターの助けを借りて分子の状態を再配置し、静止状態と運動状態を想定させ、タイムパラドックスを生成しました。
BBCとのインタビューで、ウルタド氏はシミュレーション中に流体がどのようにして固体結晶に変化したかを説明した。 「このシステムは粒子のコンパクトなパッケージを形成し、粒子を時間内に移動させます」と彼は主張した。
タイムクリスタルの考えられる用途
ウルタド氏の研究は、その理論的な性質にもかかわらず、2012 年にフランク・ウィルチェック氏が示唆した発見を理解するための重要なステップとして機能します。タイムクリスタルはまだ初期段階の研究領域ですが、科学者たちはすでにその実現を夢見ています。これは人類の未来に何をもたらすかを意味します。
ウィルチェク氏の見解では、これらの結晶の分子的特性を利用すれば、歴史上の出来事や宇宙全体の出来事を正確に測定するために科学者が使用する強力な原子時計よりも、私たちの時計をより正確で安定させることができる可能性があるという。
さらに、タイムクリスタルは、改良された GPS システムや、重力との相互作用や重力波の検出によって鉱床を発見する新しい方法を開発することもできるでしょう。
研究の結論として、北米の理論家は、前述の関数よりもさらに興味深い特性について推測しています。フランク氏によれば、時間結晶は物質を組織する新たな方法として機能し、宇宙のブラックホールと時空の理解に役立つ可能性があるという。
時間の結晶の撮影
2021 年は、タイムクリスタルに関するさらなる発見にとって興味深い年となりました。最近、ドイツとポーランドの研究者チームがを記録し、2月初旬にジャーナルPhysical Review Lettersに掲載されました。
これを行うために、研究チームは、結晶性化合物内で発生する電子スピンの集団励起であるマグノンを綿密に分析しました。このようにして、科学者たちは、原子が理論上は永遠に続く可能性のあるパターンに再編成されるときの結晶を観察することができました。
撮影には、1 秒あたり 400 億フレームを記録でき、磁気現象に対する感度が高い X 線カメラを使用して行う必要がありました。研究者らの説明によると、この装置は、小さな構造の研究に使用される光学顕微鏡よりも最大 20 倍優れた性能を発揮します。
以前、同じ研究者がナノ粒子を使用して時間結晶を作成することに成功し、すでに進歩を遂げていました。当時、科学者たちは、電気的、機械的、油圧現象を利用して機能する新しいアナログ コンピューティング アーキテクチャを構築するための有用なデバイスとして結晶が出現する可能性に興奮していました。