Các nhà khoa học đã tìm ra cách “bắt được” thời gian

Các nhà vật lý đã vượt qua rào cản của lý thuyết khoa học đơn thuần bằng việc tạo ra tinh thể thời gian trong phòng thí nghiệm. Thí nghiệm mang tính sáng tạo, đi ngược lại các nguyên tắc vật lý thông thường và có thể tạo đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu, phát triển hệ thống máy tính lượng tử.

Tinh thể thời gian (Time crystal) được miêu tả sơ bộ là một dạng vật chất tồn tại chuyển động trong trạng thái tĩnh của chính nó hay tồn tại chuyển động mà không cần tiêu tốn năng lượng. Ý tưởng về dạng vật chất này đã được Giáo sư Frank Wilczek đưa ra vào năm 2012, trong đó miêu tả lý thuyết về sự hình thành của dạng vật chất đặc biệt này dựa trên nghiên cứu của Đại học UCSB, California.

Đã quan sát được hình dạng tinh thể của thời gian.

Trong một nghiên cứu mới nhất được thực hiện bởi nhóm các nhà khoa học của Đại học Maryland, hệ thống thí nghiệm lượng tử đã được lắp đặt nhằm tạo ra tinh thể thời gian cho mục đích nghiên cứu. Một nhóm các ion được tạo hình bằng phương pháp nguyên tử lạnh. Để quan sát sự phá vỡ các chiều thời gian của tinh thể đặc biệt này, các nhà khoa học đã sử dụng hệ lượng tử biến đổi theo thời gian.

Nhóm đã dùng ion của nguyên tố Ytebi để tạo thành hai cấu trúc bất cân đối và đặt vào vị trí có thể tương tác lẫn nhau. Sau đó tia laser sẽ được dùng để thay đổi vị trí của từng ion qua đó tạo thành một chuỗi các dao động nối tiếp.

Kết quả thu được khi theo dõi sự phát triển của hệ lượng tử trên đã làm sửng sốt các nhà khoa học. Sự tương tác liên tục đã diễn ra hai lần với cùng khoản thời gian ban đầu. Bởi vì không hề có lực tác động trong khoản thời gian đó nên chỉ có thể giải thích cho hiện tượng xảy ra đó là trường thời gian đã bị phá hủy. Bằng cách đó cho phép tạo ra một chu kỳ thời gian lâu hơn. Nói cách khác, nhóm nghiên cứu đã tạo ra tinh thể thời gian.

Lỗ hổng trong hệ thời gian đối xứng. (Nguồn: J. Zhang, C. Monroe, et. Đại học Maryland).

Tinh thể thời gian tồn tại dưới dạng một lỗ hổng của các quy tắc vật lý thông thường bởi nó tồn tại sự chuyển động mà không tiêu thụ năng lượng. Sự hình thành một khoản nghỉ giữa các chiều thời gian đã được ghi nhận. Tuy nhiên sự vận động của các tinh thể thời gian không tiêu thụ cũng như tiêu tốn năng lượng do đó cũng sẽ không thể nào khai thác được nguồn năng lượng từ dạng vật chất này.

Những điều không tưởng này thật sự tồn tại.

Trong vài năm qua, rất nhiều giới hạn khoa học đã bị phá vỡ, nhiều vấn đề bất khả thi đã được thực hiện thành công. Sự tồn tại của tinh thể thời gian có thể giúp giải quyết nhiều vấn đề trong nghiên cứu bộ nhớ lượng tử và là bước tiến của ngành nghiên cứu khoa học máy tính lượng tử.

• Tại sao thời gian không thể quay trở lại?
• Thời gian thực sự có thể quay ngược hay không?

Từ khóa liên quan:

thời gian

tinh thể thời gian

phòng thí nghiệm

thí nghiệm lượng tử

phương pháp nguyên tử lạnh

hệ thời gian đối xứng

nguyên tố Ytebi

Frank Wilczek