Cristalele spaţiu-timp ar putea exista în realitate. Este posibil ca laureatul premiului Nobel pentru Fizică din 2012 să fi avut dreptate

Cristalele spaţiu-timp sunt structuri ipotetice care desfăşoară mişcări deşi se află într-o stare în care au cea mai scăzută energie. Această abilitate nu corespunde simetriei translaţionale de timp, însă cercetătorii au arătat că ea ar putea demonstra existenţa fizică a elementelor propuse pentru prima dată în anul 2012 de câştigătorul premiului Nobel pentru Fizică, Frank Wilczek. 

În urmă cu 4 ani, Wilczek şi echipa sa de cercetare de la MIT sugera că este posibil ca unui cristal să i se adauge o a patra dimensiune, mişcarea timpului, pentru a-l face să se comporte asemenea unui ceas. Cu alte cuvinte, specialiştii previzionau crearea unui obiect care poate desfăşura mişcări perpetue deplasându-se şi revenind de fiecare dată la starea sa de energie minimă. Experţii susţineau până acum că deplasarea unui obiect aflat în această stare este imposibilă, însă laureatul premiului Nobel spune că acest lucru nu se aplică şi în cazul cristalelor spaţiu-timp. 

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Fizicienii de la Universitatea din California susţin că este posibil, în teorie, să se fabrice cristale spaţiu-timp dintr-un sistem de atomi, ioni sau qubiţi superconductori, particule utilizate la construirea computerelor cuantice. Cercetătorii nu au încercat, de fapt, să găsească o metodă de a produce cristale spaţiu-timp, ci s-au străduit să demonstreze că acestea nu corespund simetriei translaţionale de timp. 

Simetria translaţională de timp este o versiune a simetriei spaţiu-timp, care atestă faptul că legile fizicii sunt valabile indiferent de spaţiu sau timp. Specialiştii de la Universitatea din California susţin, însă, că simetria translaţională de timp poate fi întreruptă, fără a produce efecte secundare. 

Folosind o simulare, experţii au demonstrat cum simetria translaţională de timp poate fi întreruptă, în mod spontan, într-un tip de sistem cuantic cunoscut sub numele de ,,Floquet-many-body-localised driven systems”. Cercetătorii au descoperit că un cristal obişnuit poate fi transformat într-un astfel de sistem şi au arătat că el poate exista fără a încălca legile fizicii. 

Prin intermediul studiului lor, cercetătorii au arătat că temperatura obiectului studiat nu creşte niciodată, chiar dacă acesta desfăşoară mişcări oscilatorii periodice. Mai mult decât atât, pe parcurs ce dimensiunea sistemului creştea continuu, timpul necesar reintrării obiectului în starea de simetrie translaţională scădea, ceea ce ce înseamnă că, într-un sistem infinit, această stare nu poate fi atinsă niciodată. 

În consecinţă, simetria translaţională de timp poate fi neglijată în cazul unui cristal spaţiu-timp, deoarece temperatura acestui obiect care desfăşoară mişcări oscilatorii perpetue nu creşte niciodată. Din acest motiv, cea de-a doua lege a termodinamicii este respectată, iar cristalul există în condiţiile legilor fizicii. 

,,Lucrarea noastră are o importanţă dublă. În primul rând, demonstrează faptul că simetria translaţională de timp poate fi încălcată în mod spontan. Pe de altă parte, ea ne face să înţelegem mai bine că sistemele care nu se află în echilibru termodinamic pot exista în stări pe care alte materiale de acest tip nu le pot experimenta”, susţine Bela Bauer, unul dintre membri echipei de cercetare de la Universitatea din California. 

Sursa: sciencealert.com

Vă mai recomandăm şi: 15 mituri despre spaţiu şi fizică au fost demontate

                                             Cum au reuşit doi fizicieni să demonstreze din greşeală Teoria Big Bang-ului – VIDEO

                                             Modul prin care vor putea fi prevăzute dezastrele pe care omenirea urmează să le întâmpine