Dyskretne kryształy czasowe

Kryształy przestrzenne odpowiadają regularnemu ułożeniu atomów w przestrzeni – w wyniku oddziaływania między atomami następuje samoorganizacja atomów i spontanicznie zaczynają one tworzyć periodyczne struktury w przestrzeni. Pytanie czy z podobną sytuacją możemy mieć do czynienia w domenie czasu zadał pięć lat temu noblista Frank Wilczek. Wilczek zastanawiał się czy możliwe jest, że układ wielu ciał samozorganizuje się w czasie i spontanicznie zacznie poruszać się periodycznie?  Oryginalna idea Wilczka okazała się niemożliwa do zrealizowania, ale stała się inspiracją badań innych naukowców.

Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego włączył się od samego początku w badania nad kryształami czasowymi. W 2015 roku prof. Krzysztof Sacha pokazał, że możliwa jest tzw. dyskretna samoorganizacja atomów w czasie – wzajemnie oddziałujące atomy, zaburzane periodycznie samoorganizują swój ruch i spontanicznie zaczynają poruszać się z okresem dwa razy dłuższym.  Rok później niezależne pomysły opublikowały inne grupy proponując realizację dyskretnych kryształów czasowych w układach spinowych i właśnie tę wersję kryształów czasowych zrealizowano w dwóch laboratoriach amerykańskich. Wyniki eksperymentów demonstrujących frapujący stan „a matter of time” zostały ogłoszone w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature (link1, link2).