Фізики довели неможливість існування квантових просторово-часових кристалів
Можливо в дійсності існування фізичного об'єкта, який має нульову енергію? З точки зору здорового глузду таке неможливо, адже сам рух і є кінетичною енергією. Такого цілком очевидного фізичній фактом, кинуло виклик поняття квантових просторово-часових кристалів, яке було запропоновано в 2012 році вченим-фізиком і Лауреатом Нобелівської премії Франком Вилкзеком (Frank Wilczek) з Массачусетського технологічного інституту. Ці просторово-часові кристали являють собою теоретичні квантові системи, які здійснюють періодичні коливання, перебуваючи в стандартному стані, у найнижчому енергетичному стані.
Ідея створення квантового просторово-тимчасового кристала виявилася настільки привабливою, що група фізиків з Каліфорнійського університету в Берклі навіть зайнялася підготовкою до створення експериментальної установки, в якій роль кристала грали іони кальцію, спіймані в кільцевій іонної пастці. Під впливом надзвичайно слабкого магнітного поля іони кальцію повинні були почати повільне обертання, перебуваючи при цьому в найнижчому енергетичному стані. Теоретично, обертання такої системи може тривати нескінченно довго, навіть після теплової смерті Всесвіту, адже така система не поглинає і не випромінює енергію.
Але, як у будь-якої екзотичної фізичної теорії, теорії просторово-часових кристалів, крім прихильників, є й затяті опоненти. Одним з опонентів цієї теорії є відомий учений-фізик Патрік Бруно (Patrick Bruno), що працює в лабораторії European Synchrotron Radiation Facility, розташованої в Греноблі, Франція. Бруно вже не раз вказував на деякі "дірки" у теорії просторово-часових кристалів, а не так давно він не залишив від цієї теорії каменя на камені, створивши власну "теорію зупинки", яка повністю виключає можливість нескінченного обертання широкого класу систем, що знаходяться в стандартному стані, які можуть бути названі просторово-тимчасовими кристалами.
Згідно теорії Бруно у поняття просторово-часових кристалів є два основних недоліки. По-перше, обертовий солитрон (одиничний хвильовий імпульс), який Вилкзек описує у своїй моделі, знаходиться не в стандартному, а в більш високому енергетичному стані. По-друге, система, яка здійснює обертальний рух, нехай і перебуваючи в стандартному стані, може випромінювати енергію в навколишній простір у вигляді електромагнітних хвиль, що вже саме по собі входить в протиріччя з законом збереження енергії.
В якості основного аргументу своєї теорії, Бруно демонструє, що приведення в рух кільцевої системи квантових частинок навколо кільця магнітної пастки в будь-якому випадку збільшить енергію всієї системи, перемістивши її зі стандартного на більш високий енергетичний стан. Доказом цього Бруно вважає опис обертових систем, описаних в роботах Нобелівського Лауреата Ентоні Леггетта (Anthony Leggett), який вивчав властивостей обертових супержидкостей, рідин, що мають нескінченний коефіцієнт плинності.
Бруно вважає, що його перший аргумент не повинен стати несподіванкою, так як теорія, розроблена в 1964 році ще одним Нобелівським Лауреатом, Уолтером Коном (Walter Kohn), стверджує, що матеріали-ізолятори абсолютно нечутливі до магнітних потоків і до їх зміни. Так як квантові просторово-часові кристали змодельовані у вигляді кристалів Вігнера, а кристали Вігнера, як відомо, є ізоляторами, то магнітний потік і магнітне поле не зможуть змусити обертатися систему просторово-тимчасового кристала.
"Я вважаю, що розробивши свою "теорію зупинки", я поставив крапку над теорією можливості існування обертових просторово-часових кристалів. Мені шкода, що на цю, спочатку хибну теорію було витрачено багато мого часу і часу інших вчених. У мене немає планів продовжувати роботи в цьому напрямку, але якщо хто-небудь придумає альтернативні варіанти, не входять у протиріччя з існуючими теоріями, я буде радий знову повернутися до цієї теми", - пише Бруно.