Sekelompok fisikawan Amerika mampu membangun apa yang disebut "kristal waktu" - sebuah struktur, yang kemungkinannya telah diprediksi sejak lama. Ciri kristal adalah kemampuannya untuk secara berkala menjadi asimetris tidak hanya di ruang angkasa, tetapi juga dalam waktu. Oleh karena itu, ini dapat digunakan untuk membuat kronometer yang sangat presisi.
Kristal umumnya merupakan formasi yang sangat paradoks. Ambil, misalnya, hubungannya dengan simetri: seperti yang kita ketahui, kristal itu sendiri, dilihat dari penampilannya, dapat dianggap sebagai model simetri spasial. Namun, proses kristalisasi tidak lebih dari pelanggaran jahatnya.
Ini diilustrasikan dengan sangat baik oleh contoh pembentukan kristal dalam larutan, misalnya, beberapa garam. Jika kita menganalisis proses ini dari awal, akan terlihat bahwa dalam larutan itu sendiri, partikel-partikel tersusun secara kacau, dan keseluruhan sistem berada pada tingkat energi minimum. Namun, interaksi antar partikel bersifat simetris sehubungan dengan rotasi dan geser. Namun, setelah cairan mengkristal, muncul keadaan di mana kedua kesimetrian ini rusak.
Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa interaksi antar partikel dalam kristal yang dihasilkan sama sekali tidak simetris. Ini menyiratkan sejumlah sifat kristal yang paling penting - misalnya, struktur ini, tidak seperti cairan atau gas, mengalirkan arus listrik atau panas dengan cara yang berbeda ke arah yang berbeda (mereka dapat menghantarkannya ke utara, tetapi tidak ke selatan). Dalam fisika, sifat ini disebut anisotropi. Anisotropi kristal ini telah lama digunakan oleh manusia di berbagai industri, seperti elektronik.
Sifat kristal lain yang menarik adalah, sebagai suatu sistem, ia selalu berada pada tingkat energi minimum. Yang paling aneh adalah bahwa itu jauh lebih rendah daripada, misalnya, dalam larutan yang "melahirkan" kristal. Dapat dikatakan bahwa untuk mendapatkan struktur ini, perlu untuk "menghilangkan" energi dari substrat awal.
Jadi, selama pembentukan kristal, tingkat energi sistem berkurang dan kesimetrian spasial awal rusak. Dan belum lama berselang, dua fisikawan dari Amerika Serikat, Al Shapir dan Frank Wilczek (ngomong-ngomong, seorang peraih Nobel), bertanya-tanya apakah ada yang disebut kristal "empat dimensi", di mana kerusakan simetri akan terjadi tidak hanya di ruang angkasa, tetapi juga dalam waktu, adalah mungkin.
Dengan bantuan perhitungan matematis yang rumit, para ilmuwan dapat membuktikan bahwa ini sangat mungkin. Hasilnya adalah sistem yang ada, seperti kristal nyata, pada tingkat energi minimum. Tetapi hal yang paling menarik adalah bahwa karena pembentukan struktur periodik tertentu, bukan di ruang angkasa, tetapi dalam waktu, ia akan mencapai keadaan akhir yang asimetris. Para penulis karya tersebut menyebut sistem seperti itu dengan sangat sungguh-sungguh - "kristal waktu".
Setelah beberapa lama, sekelompok fisikawan eksperimental yang dipimpin oleh Profesor Zhang Xiang dari Universitas California (AS) memutuskan untuk membuat sistem seperti itu tidak lagi di atas kertas, tetapi dalam kenyataan. Para ilmuwan telah menciptakan awan ion berilium, dan kemudian "menguncinya" dalam medan elektromagnetik melingkar. Karena tolakan elektrostatis dari ion bermuatan sama dari satu sama lain menyebabkan mereka terdistribusi secara merata di sekitar lingkaran, para peneliti pada dasarnya mendapatkan kristal gas. Dan sementara karakteristik lapangan tidak berubah, keadaan sistem, secara teori, seharusnya tidak berubah juga.
Video promosi:
Pada saat yang sama, kalkulasi, dan kemudian pengamatan, menunjukkan bahwa cincin yang sangat ionik ini tidak akan bergerak. Kristal gas terus berputar, dan interaksi ion terkadang simetris, lalu tidak simetris. Semua ini diamati bahkan ketika kristal didinginkan hingga hampir nol mutlak. Jadi, struktur ini memang merupakan "kristal waktu": ia menunjukkan sifat periodisitas dan asimetri baik dalam ruang maupun dalam waktu.
Sangat mengherankan bahwa cincin ion yang berputar dengan santai, yang dirancang oleh kelompok Profesor Zhang, menyebabkan banyak non-spesialis mengaitkannya dengan mesin gerak abadi. Tentu saja, kristal gas terlihat seperti benda bergerak abadi, tetapi kenyataannya tidak. Bagaimanapun, sistem ini tidak dapat melakukan pekerjaan apa pun, karena semua komponennya berada pada tingkat energi yang sama (terlebih lagi, minimum). Dan menurut hukum kedua termodinamika, pekerjaan hanya mungkin dilakukan dalam sistem itu, yang komponennya setidaknya berada pada dua tingkat energi.
Pada saat yang sama, ini sama sekali tidak berarti bahwa "kristal waktu" tidak dapat digunakan dengan cara apa pun untuk kebutuhan praktis. Profesor Zhang yakin bahwa, misalnya, kronometer ultra-presisi dapat dibuat atas dasarnya. Bagaimanapun, transisi dari simetri ke asimetri memiliki periodisitas yang jelas. Sementara itu, profesor dan rekan-rekannya ingin melakukan studi yang lebih rinci tentang sifat-sifat struktur indah yang mereka buat …
Anton Evseev
