Một dạng vật chất bí ẩn mới được tìm ra: Tinh thể thời gian

Trong một bài nghiên cứu mới trong tạp chí Physical Review Letters, Norman Yao, giáo sư vật lí tại đại học UC Berkeley đã mô tả cách tạo ra một loại vật liệu được gọi là "tinh thể thời gian" cùng cách đo lường các thuộc tính của vật liệu này. Tinh thể thời gian có nhiều dạng tồn tại: rắn, lỏng và khí ga lỏng. Hai nhóm nghiên cứu khác đã thực hiện theo và thành công trong việc tạo ra loại vật liệu này.

Trong một bài nghiên cứu mới trong tạp chí Physical Review Letters, Norman Yao, giáo sư vật lí tại đại học UC Berkeley đã mô tả cách tạo ra một loại vật liệu được gọi là "tinh thể thời gian" cùng cách đo lường các thuộc tính của vật liệu này.

Khi bạn liên tục ấn vào một miếng thạch Jello, sẽ có rung động liên tục trong một khoảng thời gian xuất hiện trên miếng thạch. Tinh thể thời gian cũng vậy, nhưng nó sẽ liên tục giao động mà không cần được cấp năng lượng. Theo lí thuyết thì nó sẽ giao động vô hạn.

Để tạo ra tinh thể thời gian, các nhà khoa học tại đại học Maryland đã bắn hai tia laser vào một cụm 10 nguyên tử Ytterbium (nguyên tố thứ 70). Các nguyên tử bắt đầu giao động có chu kì và không trở lại trạng thái cân bằng. Điều này có nghĩa là chúng đã trở thành tinh thể thời gian, vĩnh viễn giao động mặc dù không được cấp năng lượng. Ở thời điểm T1, tinh thể sẽ có cấu trúc A1, ở T2 có cấu trúc A2 và lặp lại trong các chu kì tiếp theo.

Tinh thể thời gian sẽ vĩnh viễn giao động mặc dù không được cấp năng lượng. Ở thời điểm T1, tinh thể sẽ có cấu trúc A1, ở T2 có cấu trúc A2 và lặp lại trong các chu kì tiếp theo.

Gần như toàn bộ vật lí hiện tại nghiên cứu vật chất ở dạng cân bằng, điều này có nghĩa là việc tạo ra vật liệu không-cân-bằng có thể mở ra nhiều cánh cửa mới cho ngành khoa học này. Theo Norman Yao, đây là một dạng tồn tại mới của vật chất.

Khái niệm về tinh thể thời gian, dạng vật chất liên tục chuyển động ở mức năng lượng nghỉ lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà vật lí được giải Nobel Frank Wilcezk vào năm 2012. Theo cách hiểu trước đây, nếu vật chất ở trạng thái nghỉ thì không thể có chuyển động do không chứa năng lượng.

Hiện nay chưa rõ liệu tinh thể thời gian sẽ đem lại những ứng dụng gì, nhưng có thể chúng sẽ được sử dụng trong các máy tính lượng tử dưới dạng bộ nhớ vĩnh cửu. Trong tinh thể thông thường, dữ liệu cấu trúc lặp lại trong không gian. Tinh thể thời gian chính là câu trả lời cho câu hỏi liệu dữ liệu cấu trúc tinh thể có thể lặp lại theo thời gian.