✨ Physiker haben einen mit bloßem Auge sichtbaren Zeitkristall erschaffen

Eine ewige Bewegung, die sich unendlich wiederholt: Dies ist das einzigartige Schauspiel, das bestimmte Materialien nun unter einfachem Lichteinfall bieten. Ihr Geheimnis? Eine interne Struktur, die sich kontinuierlich ohne konstante Energiezufuhr regeneriert.

Dieser Erfolg wurde an der University of Colorado in Boulder von Hanqing Zhao und Ivan Smalyukh erzielt. Die beiden Physiker entwickelten einen Zeitkristall, der aus Flüssigkristallen ähnlich denen in unseren Bildschirmen hergestellt wurde. Ihre Arbeit, veröffentlicht in Nature Materials, markiert einen bedeutenden Durchbruch: Dieser Kristall kann unter dem Mikroskop und unter bestimmten Bedingungen sogar mit bloßem Auge beobachtet werden.

Eine theoretische Idee wird sichtbare Realität

Im Jahr 2012 stellte sich der Nobelpreisträger Frank Wilczek eine Materie vor, deren Regelmäßigkeit nicht räumlich wie im Diamant oder Salz, sondern zeitlich wäre. Die Teilchen würden in unendlichen Zyklen oszillieren. Diese Hypothese wurde zunächst als absurd angesehen, da sie den thermodynamischen Gesetzen zu widersprechen schien. Dennoch haben seitdem mehrere Teams Systeme entwickelt, die diesem Konzept nahekommen, insbesondere dank der Quanteninformatik.

Die Originalität des Experiments in Boulder liegt in der Wahl eines zugänglichen Materials. Flüssigkristalle, bereits bekannt für ihre Doppelnatur zwischen Fluidität und Starrheit, dienten als ideale Grundlage. Durch die Bestrahlung mit einem bestimmten Licht beobachteten die Forscher die spontane Entstehung dynamischer Strukturen. Im Gegensatz zu komplexen quantenmechanischen Ansätzen erfordert diese Methode keine High-Tech-Ausrüstung.

Die direkte Sichtbarkeit stellt einen einzigartigen Fortschritt dar. Die beobachteten Muster entfalten sich wie bewegte Farbbänder und erinnern an ein kinetisches Kunstwerk. Diese Zugänglichkeit ebnet den Weg für praktische Anwendungen, die bisher undenkbar waren.

Wenn Licht den Tanz der Materie auslöst

Um diese Zeitkristalle zu erhalten, schlossen Hanqing Zhao und Ivan Smalyukh Flüssigkristalle zwischen zwei Glasplatten ein, die mit lichtempfindlichen Farbstoffen beschichtet waren. Die Proben blieben stabil, solange keine Strahlung angewendet wurde. Sobald sie beleuchtet wurden, änderten die Farbstoffe ihre Ausrichtung und komprimierten die benachbarten Moleküle.

Diese Spannung erzeugte interne "Verdrehungen", vergleichbar mit Knoten, die schwer zu beseitigen sind. Diese Strukturen verhalten sich wie autonome Einheiten, die in repetitiven Zyklen miteinander interagieren. Die Forscher vergleichen sie mit tanzenden Paaren, die sich trennen und in Schleifen wieder vereinen.

Die beobachtete Stabilität überrascht. Selbst bei Temperaturschwankungen setzten die Kristalle ihre regelmäßigen Bewegungen fort. Die Robustheit dieser zeitlichen Muster zeigt, dass das Phänomen nicht von extremen Bedingungen abhängt, sondern auf intrinsischen Mechanismen der Materie beruht.