Ο χρονοκρύσταλλος που ταλαντώνεται ταυτόχρονα σε ρυθμούς τάξης και χάους είναι πλέον πραγματικότητα, και όχι σενάριο επιστημονικής φαντασίας. Μια ομάδα ερευνητών από το University of California, Berkeley και το Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems παρουσίασε το time rondeau crystal, ένα νέο είδος χρονοκρυστάλλου που επαναστατεί στην κατανόηση της οργάνωσης του χρόνου από την ύλη.
Οι χρονοκρύσταλλοι έχουν ήδη αποτελέσει αντικείμενο έρευνας από το 2012, όταν ο Frank Wilczek τους προβλέπει θεωρητικά, με τις πρώτες παρατηρήσεις να γίνονται το 2016. Αν και συμπεριφέρονται σαν κρύσταλλοι που επαναλαμβάνονται στον χρόνο αντί στον χώρο, η λειτουργία τους παρουσιάζει μια τολμηρή ανατροπή στους κανόνες της φυσικής. Ενώ ένα διαμαντένιο πλέγμα χαρακτηρίζεται από επαναλαμβανόμενα μοτίβα, ένας χρονοκρύσταλλος αποκαλύπτει περιοδικές ταλαντώσεις χωρίς εξωτερικό ρυθμιστή, επισημαίνοντας μια θεμελιώδη αρχή της κβαντικής φυσικής.
Το time rondeau crystal εξελίσσει περαιτέρω την ιδέα του χρονοκρυστάλλου, παρουσιάζοντας μια σύνθεση χάους και τάξης. Σε βραχυπρόθεσμο επίπεδο, το σύστημα φαίνεται χαοτικό, αλλά σε μεγαλύτερες χρονικές κλίμακες εμφανίζει έναν συνεχώς επαναλαμβανόμενο ρυθμό. Αυτό το νέο μοτίβο, το οποίο δεν είναι αυστηρά περιοδικό ή απόλυτα τυχαίο, προσφέρει μια καινοτόμο προοπτική για τις χρονολογικές δομές.
Η ομάδα των φυσικών το ομόλογε με τη μουσική σύνθεση rondeau, όπου ένα θεμελιώδες θέμα επανερχόταν μέσα από πιο ελεύθερες παραλλαγές, όπως συμβαίνει στο Rondo alla Turca του Mozart, που διατηρεί μια κεντρική μελωδία την οποία εμπλουτίζει με σύνθετες παραλλαγές.
Χρησιμοποιώντας μικροσκοπικά κενά αζώτου σε μια δομή διαμαντιού, οι ερευνητές δημιούργησαν αυτόν τον μοναδικό χρονοκρύσταλλο. Αυτές οι κενές θέσεις επιτρέπουν την αλληλεπίδραση με τα spin των ατόμων άνθρακα-13 στο υλικό, επιτρέποντας την επίτευξη της επιθυμητής σύνθεσης.
Με τη βοήθεια laser, οι ερευνητές υπερπόλωσαν τα πυρηνικά spin και στη συνέχεια υπέβαλαν το σύστημα σε περιοδικούς και τυχαίους παλμούς. Οι παρατηρήσεις τους έδειξαν ότι οι ταλαντώσεις διατηρούνταν για περισσότερο από τέσσερα δευτερόλεπτα — ένα εντυπωσιακό διάστημα στον κόσμο των κβαντικών συστημάτων.
Το εντυπωσιακό στοιχείο είναι ότι, παρά την αταξία σε κάθε ατομική χρονική ακολουθία, το σύστημα επανερχόταν με ακρίβεια στην αρχή κάθε κύκλου. Εξετάζοντας το σύστημα στο τέλος κάθε κύκλου, γίνεται αντιληπτή μια τέλεια επανάληψη, ενώ η ενδιάμεση παρατήρηση αποτυπώνει την χαοτική του φύση. Αυτή η διπλή προσωπικότητα καθιστά το time rondeau crystal μοναδικό.
Πιο εντυπωσιακό είναι ότι οι ερευνητές, στο πλαίσιο της πειραματικής έρευνας, κωδικοποίησαν ολόκληρη πρόταση κειμένου μέσω των παλμών του laser, εφαρμόζοντας την τεχνολογία ASCII. Αν και δεν έχουν προκύψει πρακτικές εφαρμογές μέχρι στιγμής, προετοιμάζουν το έδαφος για μελλοντικές χρήσεις της χρονολογικής δομής, όπως η αποθήκευση πληροφοριών ή η ανάπτυξη νέων τύπων χρονικών συστημάτων.
Το εύρημα ανοίγει νέους ορίζοντες στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ύλη οργανώνει το χρόνο. Αν οι χρονοκρύσταλλοι ήταν ήδη απρόβλεπτοι, οι ρυθμοί rondeau εισάγουν μια νέα διάσταση, προτείνοντας υλικά που λειτουργούν σε δύο διαφορετικές χρονολογικές πραγματικότητες ταυτόχρονα.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο Nature Physics, αναμένεται να προσελκύσει σημαντικό ενδιαφέρον στους τομείς των κβαντικών συστημάτων και της μη περιοδικής δυναμικής. Οι εφαρμογές τους μπορεί να φαίνονται προς το παρόν θεωρητικές, αλλά υποδεικνύουν ότι τέτοια συστήματα θα μπορούσαν μία μέρα να αποτελέσουν τη βάση για νέες μεθόδους υπολογισμού ή και συσκευών που εκμεταλλεύονται χρονολογικές μορφές τάξης που δεν είχαν ποτέ αναγνωριστεί.
