Wissenschaftler der University of Maryland und der University of California-Berkeley haben erfolgreich etwas geschaffen, das bisher als theoretisch unmöglich galt.
Dies ist eine Kette von Ionen, die die erste Inkarnation des sogenannten Raum-Zeit-Kristalls ist, eines Kristalls, dessen Struktur aus Elementen besteht, die sich nicht nur im Raum, sondern auch in der Zeit wiederholen. Die bloße Existenz solcher Kristalle verstößt gegen einige der grundlegenden physikalischen Gesetze, die eine Reihe exotischer Effekte hervorrufen. Zum Beispiel wird eine Uhr, die auf der Basis eines solchen Kristalls gebaut wurde, auch nach dem thermischen Tod des Universums „ticken“, wenn alle Bewegungen anhalten und die Zeit nach Ansicht einiger Wissenschaftler einfach stehen bleibt.
Während gewöhnliche Kristalle ein Kristallgitter haben, das aus denselben alternierenden Elementen besteht, ist ein Raum-Zeit-Kristall in Bewegung und kehrt in regelmäßigen Abständen zu einer bestimmten Form zurück. Gleichzeitig ist keine Energie erforderlich, die von einer externen Quelle bezogen wird, um die Bewegung der Elemente des Raum-Zeit-Kristalls sicherzustellen und seine Struktur zu ändern. Die theoretische Möglichkeit, solche Kristalle im Jahr 2012 herzustellen, wurde von Frank Wilczek, einem Physiker am Massachusetts Institute of Technology, begründet, obwohl die meisten anderen Wissenschaftler diese Möglichkeit bestritten haben und weiterhin bestreiten.
Der von Wissenschaftlern erzeugte Zeitkristall ist ein Quantenringsystem aus Ytterbiumatomen, das sich in zwei Richtungen nach oben oder unten drehen kann. Mit Laserlicht kontrollierten die Wissenschaftler die Drehrichtung der Ionen in einer der Hälften der Kreiskette. In dem erzeugten Quantensystem wirkt sich die Rotation jedes einzelnen auf benachbarte Ionen aus, und ein solcher Effekt hat dazu geführt, dass die "invertierten" Ionen, die in den meisten Fällen einen vollen Kreis durchlaufen haben, in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Gleichzeitig ist die Zeit, um in den Ausgangszustand zurückzukehren, genau doppelt so lang wie die Zeit, die das Ion benötigt, um den Weg vom bedingten Beginn des Kreises bis zum Punkt seines "Umkippens" zurückzulegen.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Ionen immer mit der gleichen Geschwindigkeit in die ursprüngliche Ausrichtung der Drehrichtung zurückkehren, was nicht vom Zeitpunkt und vom räumlichen Zeitpunkt abhängt. Dies weist wiederum darauf hin, dass das Quantensystem streng definiert auf „Störungen“in seinem Zustand reagiert. Und all dies erinnert sehr an das Verhalten von Atomen im Kristallgitter eines Kristalls, die sich unter äußerem Einfluss von ihrem Platz bewegen.
Die Erzeugung der ersten Probe eines Raum-Zeit-Kristalls ist für die Physik von großer Bedeutung, da die Existenz eines solchen Kristalls ein grundlegendes physikalisches Konzept, die Symmetrie, verletzt. Weitere Forschungen in dieser Richtung könnten dazu führen, dass einige völlig neue Gesetze der Physik und Quantenmechanik identifiziert werden, auf deren Grundlage Technologien geschaffen werden können, die nun als etwas aus der Kategorie der Science-Fiction angesehen werden können.
