Yalen yliopiston fyysikkoryhmä on osoittanut, että jopa lapsi voi olla mukana Nobelin palkinnon saaneiden salaperäisten "aikakiteiden" synteesissä!
Vuonna 2012 fysiikan Nobel-palkittu Frank Wilczek ehdotti uuden tyyppisen kiteen olemassaoloa. Vaikka useimmilla kiteillä on rakenne, joka toistaa itsensä kahdessa tai kolmessa ulottuvuudessa, Wilczek esitteli kiteen käsitteen, joka toistaa rakenteensa neljä kertaa: kolme niistä vastaa avaruuden mittoja ja neljäs ajan ulottuvuutta. Hän kutsui tätä hypoteettista rakennetta "ajan kristalliksi", ja vasta viime vuonna tutkijat onnistuivat selvittämään, miten ne syntetisoidaan laboratoriossa.
Aikakiteet
Äskettäin julkaistut tutkimukset ovat osoittaneet, että tunnetut aikakiteet eivät ole vain tutkijoiden laboratoriotoiminnan tuotetta. Kävi ilmi, että samanlaisia rakenteita voi muodostua myös luonnonympäristöön, kun taas prosessi itsessään on paljon yksinkertaisempi kuin asiantuntijat kuvittelivat. Tämä on suuri menestys ihmiskunnalle: Wilczekin kiteitä voidaan käyttää käytännön tarkoituksiin, esimerkiksi erittäin tarkkojen atomikellojen, uuden sukupolven gyroskooppien ja muiden laitteiden luomiseen.
Aikakiteillä on hyvin outoa toimintaa altistettaessa sähkömagneettisille aalloille. Tällaisessa kiteessä kaikki molekyylit pyörivät tietyssä suunnassa, ja jokainen uusi EM-pulssi muuttuu. Mutta vaikka impulssit eivät olisikaan systemaattisia, pyörimissuunta muuttuu silti säännöllisin väliajoin, minkä vuoksi aikakiteitä voidaan käyttää aikavälien mittana eli universaalina kellona.
Jopa lapsi voi tehdä sen
Mainosvideo:
Viime vuonna tutkijat selvittivät, miten nämä kiteet voidaan luoda laboratoriossa käyttäen melko hienostunutta tekniikkaa, johon liittyy ytterbiumatomien joukon määrittäminen lasereilla. Yalen yliopiston fyysikkojen uusi työ on kuitenkin osoittanut, että aikakiteiden syntetisointi on niin helppoa, että lapsi voi kirjaimellisesti tehdä sen. He havaitsivat, että monoammoniumfosfaatin tavallisten kiteiden sisään muodostuu väliaikaisia kiteitä, joita käytetään usein "nuorten kemistien" sarjoissa ja muissa koulutusleluissa, minkä ansiosta voit kasvattaa kauniin kiteen kotona. Teoriassa kukin tällainen rakenne voi peittää Wilczekin kiteet. Tutkimuksen kirjoittaja Sean Barrett huomauttaa, että fyysikot voivat hyötyä tästä vain, koska mitä halvempi ja yksinkertaisempi prosessi on, sitä helpompaa sitä on tutkia. Nyt heidän on ymmärrettävä kaikki yksityiskohdat aikakiteiden synteesimekanismista ja määritettävä, kuinka tarkalleen niitä voidaan käyttää tekniikan kehityksen hyväksi.
Vasily Makarov
