З Днем знань!

З Днем знань!

  "Сьогодні наш Господь поблагословить Вас на цей новий навчальний рік, Ви ж, у свою чергу, старайтесь добрим навчанням та гідним,...

Навчання в Польщі

Навчання в Польщі

Через Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника

Рейтинг Scopus 2017

Рейтинг Scopus 2017

Прикарпатський національний університет третій рік поспіль отримує високі показники в рейтингу Scopus

 Відновлення астрономічної обсерваторії

Відновлення астрономічної обсерваторії

Відновлення колишньої астрономічної обсерваторії на горі Піп Іван.

15.jpgМіжнародній групі вчених вдалося створити і здійснити перші в історії спостереження за новим станом матерії, який можна назвати часовим кристалом. У звичайних кристалах атоми розташовані в певному порядку, який повторюється у просторі в різних напрямках, структура часових кристалів не має просторової впорядкованості, замість цього вона повторюється через певні проміжки часу.

Можливість існування часових кристалів була теоретично обгрунтована в 2012 році, але практичне їх створення вважалося неможливими, оскільки це би порушувало закони термодинаміки. Створення зразків таких кристалів є першим кроком у незвіданий досі світ нерівноважних станів матерії.

Ідея про можливість існування часових кристалів була висунута вченим-фізиком і лауреатом Нобелівської премії Франком Вілкзеком з Массачусетського технологічного інституту. Після цього було опубліковано ряд наукових робіт по цій темі, в яких пропонувалися способи створення часових кристалів або наводилися докази неможливості їх існування.

У 2016 році група вчених з Каліфорнійського університету в Берклі описала один з методів створення часових кристалів в лабораторних умовах. Природу тимчасових кристалів Норман Яо, вчений з Каліфорнійського університету, демонструє на прикладі тарілки, на якій лежить шматок желе. "Якщо хитнути таку тарілку, то желе почне коливатися і амплітуда цих коливань буде зменшуватиметься до того часу, поки ви не хитнете тарілку знову. Часові кристали поводяться по-іншому, їх атоми будуть періодично коливатися, повертаючись до одного і того ж стану через певні інтервали часу. Найпарадоксальнішим є те, що все це відбувається без зовнішньої вимушуючої сили ".

Які ж з фундаментальних законів фізики порушує факт існування часових кристалів? У більшості випадків атоми речовини, що мають вищу температуру, будуть віддавати надлишки теплової енергії сусіднім атомам. Цей процес буде продовжуватися до тих пір, поки всі атоми в розглянутому об’ємі не володітимуть однаковою температурою. Досягнутий стан називається станом теплової рівноваги. Часові кристали ніколи не зможуть досягти такого стану, постійно переходячи з однієї нерівноважної фази в іншу. Для того, щоб створити часовий кристал, дослідники використовували іони ітербію. Ці іони утримувалися за допомогою електричного поля, а початковий поштовх, що "запустив вічний двигун" часового кристалу, був здійснений за допомогою імпульсу лазерного світла. Імпульси світла інших додаткових лазерів використовувалися для того, щоб упорядкувати рух іонів, після чого цей рух набув повторюваного в часі характеру.

Слід особливо відзначити, що характеристики початкового імпульсу лазерного випромінювання і імпульсів додаткових лазерів були підібрані таким чином, що їхня енергія не могла виступати в ролі сили, яка змушує рухатися всю систему, вони служили тільки для завдання «ритму» руху. Все, що відбувалося з системою іонів, повністю вкладається в рамки теорії Вілкзека.

На сьогодні важко придумати варіант практичного використання цього відкриття. Дослідження в напрямку нерівноважних станів матерії знаходяться на ранній стадії, але вчені вважають, що в майбутньому вони можуть бути використані для зберігання і передачі інформації, в області квантових обчислень і в деяких інших галузях, про які ми, можливо, ще не маємо зараз ні найменшого уявлення.