Vědci vytvořili unikátní krystal
Fyzici z New York University představili časový krystal ze zvukových vln, který funguje na principu nerecipročního pohybu částic. Projekt provádí profesor fyziky David Grier a Centrum pro výzkum měkké hmoty. Na nové verzi časového krystalu se podílely výzkumnice Mia Morrellová a Leela Elliotová.
Vytvořený systém je zajímavý tím, že částice nereagují „zrcadlově“ ve dvojicích sil, a jejich pohyb se tak zdánlivě odchyluje od očekávání podle Newtonova třetího zákona.
Jak to celé funguje?
Zařízení využívá malé krystaly tvořené z polystyrenových kuliček, které jsou udržovány ve vzduchu pomocí zvukových vln. Stojatá vlna vytváří akustické pole, fungující jako levitátor: kuličky v něm visí v prostoru a zároveň je lze pohybovat působením zvuku.
Právě tato „zvuková podložka“ udržuje částice proti gravitaci a umožňuje výzkumníkům nastavit podmínky tak, aby se v systému objevilo pravidelné kmitání i nepravidelné změny, typické pro časový krystal.
Kuličky na sebe nepůsobí přímo kontaktem, ale prostřednictvím rozptylu zvukových vln mezi nimi. V soustavě, kde mají částice různé velikosti, větší kuličky rozptylují zvuk silněji než menší a tím výrazněji ovlivňují jejich pohyb, zatímco opačný efekt je slabší.
Tato nerovnováha vytváří nereciproční vazby: působení jedné částice na druhou není stejné v obou směrech. Právě tento jev vědci spojují s pozorováním, že pohyb částic se neřídí běžným očekáváním principu „akce a reakce“.
Mohlo by vás zajímat
Jev, který je viditelný pouhým okem
Tým zdůrazňuje i praktickou stránku demonstrace: tentokrát nejde jen o jev skrytý v komplikované aparatuře, ale o uspořádání, které je viditelné pouhým okem. Celé zařízení je vysoké přibližně 30 centimetrů, takže je možné vše sledovat bez speciálních zobrazovacích metod.
Současně je řešení popisováno jako mimořádně jednoduché: několik levitujících částic, zvukové pole a interakce vznikající čistě šířením a odrazem vln.
Benefity výzkumu v praxi
Výsledky výzkumu byly publikovány v časopise Physical Review Letters. V popisu možných dopadů se objevuje snaha lépe porozumět biologickým systémům, například cirkadiánním rytmům, a také nerecipročním procesům, jako je rozklad potravy v těle.
Tento typ časového krystalu ze zvukových vln je zároveň spojován s možnostmi budoucích pokročilejších kvantových počítačů. Zpráva tak ukazuje, že i na první pohled jednoduchá akustická sestava může otevřít cestu k dalším experimentům zkoumajícím chování hmoty mimo běžné intuitivní modely.
Zdroj: IntrestingEngineering, NYU
6 foto
