Zdalny udział w konferencji weźmie noblista, naukowiec polsko-włoskiego pochodzenia Frank Wilczek - autor koncepcji kryształów czasowych. Wygłosi on wykład i będzie uczestniczył w dyskusji on-line. Organizatorami zjazdu naukowców z całego świata są prof. Krzysztof Sacha oraz dr Arkadiusz Kosior z Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Prof. Sacha to jeden z nielicznych polskich ekspertów w dziedzinie kryształów czasowych. Fizyk jest odkrywcą koncepcji teoretycznej dyskretnego kryształu czasowego. Zgodnie z jego koncepcją kryształy czasowe można otrzymać np. za pomocą luster atomowych. Takie lustro to wiązka fali elektromagnetycznej w kształcie tafli, które odbija atomy. Eksperyment dokładnie podążający za pomysłem prof. Sachy zostanie po raz pierwszy na świecie zrealizowany w Australii. Pracujący tam prof. Peter Hannaford, również prelegent krakowskiej konferencji, ściśle współpracuje z polskim teoretykiem.

Kryształy czasowe to taki stan, w którym cząstki same organizują swój ruch w sposób regularny w czasie. Z początku koncepcję kryształów czasowych, zaproponowaną przez noblistę prof. Wilczka, uznano za niemożliwą do realizacji. Dwa lata później prof. Sacha pokazał, że mogą istnieć dyskretne kryształy czasowe, w których możliwe jest zaobserwowanie samoorganizacji układu wielu ciał w czasie.

Polski pomysł bazuje na układzie atomów napędzanych przez zewnętrzną siłę. Prof. Krzysztof Sacha porównuje go do elementu gry w ping-ponga.

„Wyobraziłem sobie układ, który jest fizycznie bardzo prosty. Zaczniemy analogią do ping-ponga. Możemy podbijać piłeczkę na rakietce i utrzymywać ją w ruchu. Odpowiednio dobrany ruch piłeczki i rakietki będzie zachodził periodycznie, w sposób nieprzerwany. Teraz wróćmy do nauki i zamieńmy pong-pong na chmurę ultrazimnych atomów, a rakietkę na atomowe lustro” – tłumaczył w rozmowie z PAP naukowiec. Dodał, że jeśli atomy oddziałują dostatecznie silnie, to pojawia się specyficzny stan kwantowy - kot Schroedingera. „Dowolne zaburzenie tego układu, na przykład obserwacja, pomiar, powoduje, że cały układ samodzielnie przeorganizowuje swój ruch. Pojawia się nowa struktura krystaliczna w czasie” – stwierdził profesor.

Badania eksperymentalne od pół roku przygotowywane są przez Uniwersytet Technologiczny w Melbourne. Projekt badawczy finansowany jest przez Australijski Komitet Badań. Grupa australijska specjalizuje się w lustrach atomowych. Zespół Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie obliczył, jakie parametry są potrzebne żeby zrealizować kryształy czasowe. W pracach weźmie udział m.in. doktorant Krzysztof Giergiel, który na wyjazd do Australii otrzymał grant Etiuda Narodowego Centrum Nauki.

Więcej o polsko-australijskim eksperymencie z kryształami czasowymi w serwisie Nauka w Polsce. 

W Krakowie naukowcy opowiedzą również o innych eksperymentach, które pozwoliły uzyskać kryształy czasowe.

"W fizyce eksperyment jest motorem napędzającym badania. Jeżeli pojawiają się eksperymenty to dziedzina rozwija się intensywnie. Naukowcy omówią swoje dotychczasowe publikacje z dziedziny kryształów czasowych lub dziedzin pokrewnych. Wykładów wysłucha prawie stu uczestników" - mówi prof. Sacha.

Polacy, wspólnie z Australijczykami, przedstawią stan przygotowań do swoich doświadczeń. Obecnie grupa eksperymentalna z Melbourne prowadzi kolejne etapy budowy nowatorskiego laboratorium.

"Każdy element aparatury wymaga testów i synchronizacji z innymi jej częściami. Będziemy musieli schłodzić chmurę atomów do niewyobrażalnie niskich temperatur. Atomy umieścimy w specjalnej +pułapce+ nad taflą lustra elektromagnetycznego. Kiedy wyłączymy pułapkę, spadną one na lustro. Nasza +zabawa+ zacznie się wtedy, kiedy lustro zacznie oscylować. Wtedy my (polska grupa badaczy - PAP) będziemy liczyć parametry i modyfikować je tak, aby nasze pomysły można było zrealizować w praktyce" - opowiada z pasją prof. Krzysztof Sacha.

Dodaje, że naukowa atrakcyjność eksperymentu będzie zależeć od tego, jak dobra okaże się chmura atomowa (im zimniejsza, tym lepiej). Jeśli będzie złożona z odpowiednio wielu atomów i jeśli będzie można nią manipulować, naukowcy będą mieli materiał na wiele publikacji. Na razie mogą co najwyżej puszczać wodze fantazji (oczywiście w oparciu o naukowe przesłanki) i szacować zjawiska z zakresu fizyki kwantowej.

Z wiedzy profesora Sachy wynika, że w Polsce jedynie ośrodek w Krakowie zajmuje się kryształami czasowymi. Tym większa jest satysfakcja organizatora z faktu, że w konferencji weźmie udział wielu Polaków.

"Mam nadzieję, że tematyka kryształów czasowych stanie się frapująca również dla studentów i doktorantów z innych ośrodków w naszym kraju. Ideą naszej konferencji jest przybliżenie świeżego kierunku badań wszystkim, którzy się tym jeszcze nie zajmowali. Najlepiej inspirują do tego wykłady. Tak było zawsze ze mną, kiedy dowiadywałem się na wykładzie o czymś nowym i przychodził mi wtedy do głowy jakiś pomysł. Nie raz miałem takie kluczowe momenty, kiedy całkowicie zmieniałem profil mojej działalności badawczej" - wspomina profesor.

Wykłady w ramach konferencji "Time Crystals" będą trwały 3 dni - od 4 do 6 września. Goście, którzy przyjadą we wtorek 3 września, będą mogli zwiedzić laboratoria na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Szczegółowy plan konferencji. 

PAP - Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ ekr/