Naukowcom z University of Maryland i University of California-Berkeley udało się stworzyć coś, co wcześniej uważano za teoretycznie niemożliwe.
To coś to łańcuch jonów, który jest pierwszym wcieleniem tak zwanego kryształu czasoprzestrzeni, kryształu, którego struktura składa się z elementów powtarzających się nie tylko w przestrzeni, ale iw czasie. Samo istnienie takich kryształów narusza niektóre podstawowe prawa fizyczne, co powoduje szereg egzotycznych efektów. Na przykład zegar zbudowany na bazie takiego kryształu będzie „tykał” nawet po termicznej śmierci Wszechświata, w momencie, gdy wszelki ruch ustanie, a czas, zdaniem niektórych naukowców, po prostu się zatrzyma.
Podczas gdy zwykłe kryształy mają sieć krystaliczną składającą się z tych samych naprzemiennych elementów, kryształ czasoprzestrzenny jest w ruchu, powracając do określonej formy w regularnych odstępach czasu. Jednocześnie, aby zapewnić ruch elementów kryształu czasoprzestrzeni i zmienić jego strukturę, nie jest wymagana energia pobierana z zewnętrznego źródła. Teoretyczną możliwość powstania takich kryształów w 2012 roku uzasadnił Frank Wilczek, fizyk z Massachusetts Institute of Technology, chociaż większość innych naukowców zaprzeczyła i nadal zaprzecza takiej możliwości.
Kryształ czasu stworzony przez naukowców to kwantowy układ pierścieni złożony z atomów iterbu, który może obracać się w dwóch kierunkach, w górę lub w dół. Za pomocą światła laserowego naukowcy kontrolowali kierunek rotacji jonów w jednej z połówek okrągłego łańcucha. W stworzonym układzie kwantowym obrót każdego z nich ma wpływ na sąsiednie jony, a taki efekt doprowadził do tego, że jony „odwrócone”, po przejechaniu w większości przypadków pełnego koła, wracają do swojego pierwotnego stanu. Jednocześnie czas powrotu do stanu początkowego jest dokładnie dwa razy dłuższy niż czas spędzony przez jon na pokonaniu ścieżki od warunkowego początku okręgu do punktu jego „przewrócenia”.
Naukowcy odkryli, że jony wracają do pierwotnej orientacji kierunku swojego obrotu zawsze z tą samą prędkością, która nie zależy od momentu w czasie i punktu w przestrzeni. To z kolei wskazuje, że układ kwantowy reaguje w ściśle określony sposób na „zakłócenia” swojego stanu. A wszystko to bardzo przypomina zachowanie atomów w sieci krystalicznej kryształu, które przemieszczają się ze swojego miejsca pod wpływem wszelkich wpływów zewnętrznych.
Utworzenie pierwszej próbki kryształu czasoprzestrzennego ma ogromne znaczenie dla fizyki ze względu na fakt, że istnienie takiego kryształu narusza fundamentalną fizyczną koncepcję, czyli symetrię. A dalsze badania w tym kierunku mogą doprowadzić do zidentyfikowania pewnych zupełnie nowych praw fizyki i mechaniki kwantowej, na podstawie których możliwe będzie tworzenie technologii, które można teraz uznać za coś z kategorii science fiction.