To nie jest kolejny abstrakcyjny eksperyment kwantowy dostępny tylko dla wtajemniczonych. Tym razem chodzi o coś namacalnego, coś co można obserwować pod mikroskopem, a w specyficznych warunkach nawet gołym okiem. I co najciekawsze, do stworzenia tej niezwykłej fazy materii wykorzystano technologię, która znajduje się w naszych kieszeniach.
Rewolucja w fizyce materii. Pierwszy widzialny kryształ czasu
Badania opublikowane 4 września 2025 roku w czasopiśmie Nature Materials przez zespół Hanqinga Zhao i Ivana Smalyukha otwierają nowy rozdział w fizyce. Kryształy czasu to szczególna faza materii, w której atomy pozostają w ciągłym ruchu, tworząc przy tym stabilne, powtarzalne wzorce.
Czytaj także: Fizycy stworzyli nowy rodzaj kryształu czasu. Niesamowite odkrycie zmieni świat technologii
Koncepcja ta po raz pierwszy pojawiła się w 2012 roku za sprawą noblisty Franka Wilczka. Przez lata pozostawała w sferze teorii, choć w 2021 roku udało się stworzyć prototyp przy użyciu komputera kwantowego Google Sycamore. Tamten eksperyment polegał na wzbudzeniu laserem specjalnej sieci atomów, które następnie podlegały powtarzalnym fluktuacjom.
Od teorii do praktyki
Kluczowa różnica polega na tym, że obecne osiągnięcie pozwala na bezpośrednią obserwację zjawiska. Poprzednie kryształy czasu istniały wyłącznie w ściśle kontrolowanych warunkach kwantowych i wymagały skomplikowanych pomiarów pośrednich. Nowe rozwiązanie wykorzystuje materiały dostępne komercyjnie i działa w standardowych warunkach laboratoryjnych.
Technologia z codzienności. Jak powstał widzialny kryształ czasu
Naukowcy sięgnęli po ciekłe kryształy – te same, które znamy z ekranów smartfonów i telewizorów. Proces okazał się zaskakująco prosty w założeniach. Badacze umieścili roztwór ciekłych kryształów między dwiema szklanymi płytkami pokrytymi cząsteczkami barwnika. Po naświetleniu odpowiednim światłem, cząsteczki barwnika zmieniają orientację i ściskają ciekłe kryształy, powodując powstanie tysięcy załamań.
Te załamania zachowują się jak cząstki i tworzą niezwykle złożone wzorce ruchu. Co fascynujące, ruch może utrzymywać się przez wiele godzin i wykazuje zadziwiającą stabilność — naukowcy mogli modyfikować temperaturę próbek bez zakłócania procesów zachodzących w ciekłych kryształach.
Obserwacja bez specjalistycznego sprzętu
Najbardziej niezwykłą cechą nowego kryształu czasu jest możliwość bezpośredniej obserwacji. Pod mikroskopem widać dynamiczne, skomplikowane wzorce przypominające żywe organizmy. W odpowiednich warunkach oświetleniowych niektóre efekty da się dostrzec nawet bez użycia specjalistycznej aparatury.
Ta właściwość otwiera zupełnie nowe możliwości badawcze i aplikacyjne. Wcześniejsze eksperymenty wymagały skomplikowanych analiz danych i pomiarów pośrednich, co znacznie utrudniało pracę naukowcom.
Przyszłość technologii. Potencjalne zastosowania widzialnych kryształów czasu
Widzialne kryształy czasu mogą znaleźć zastosowanie w dziedzinach, które dotąd wydawały się zarezerwowane jedynie dla twórców literatury science fiction. Jednym z pierwszych obszarów mogą być zabezpieczenia antyfałszerskie. Rządy mogłyby dodawać te materiały do banknotów jako zaawansowane znaki wodne – wystarczyłoby oświetlić banknot światłem, aby zaobserwować charakterystyczny wzór ruchu.
Jeszcze bardziej obiecująco wygląda perspektywa wykorzystania w przechowywaniu danych. Układając kilka różnych kryształów czasu, można tworzyć skomplikowane wzorce przypominające kody kreskowe. Pojedynczy system mógłby pomieścić ogromne ilości informacji cyfrowych w bardzo małej przestrzeni.
Naukowcy podkreślają, że to dopiero początek możliwości. Technologia wydaje się na tyle uniwersalna, że może znaleźć zastosowania w obszarach, których obecnie nawet nie jesteśmy w stanie przewidzieć.
Dalsze kierunki badań
Zespół z Kolorado nie zamierza spoczywać na laurach. Planują eksplorację różnych konfiguracji materiałów i warunków oświetleniowych. Uniwersytet prowadzi również zaawansowane badania kwantowe w ramach Colorado Quantum Incubator, co może prowadzić do synergii między różnymi projektami.
Czytaj także: Fotoniczne kryształy czasu nie są już wyzwaniem. Można je wykorzystać na wiele sposobów
Odkrycie widzialnych kryształów czasu może być pierwszym krokiem ku nowej generacji materiałów inteligentnych, które łączą właściwości fizyczne z możliwościami przetwarzania informacji. To perspektywa, która jeszcze kilka lat temu wydawała się odległą futurologią, a dziś staje się rzeczywistością laboratoryjną.
Patrząc na to z pewnym sceptycyzmem, warto pamiętać, że od laboratoryjnego eksperymentu do komercjalizacji zwykle daleka droga. Jednak sama możliwość obserwacji tego zjawiska gołym okiem daje solidne podstawy do ostrożnego optymizmu. Być może właśnie otworzyliśmy nowy rozdział w fizyce materiałowej, który przyniesie praktyczne zastosowania znacznie szybciej, niż się spodziewamy.