Upptäckten av nya tidskristaller
En märklig form av materia som kallas en tidskristall har nyligen dykt upp på två nya platser. Forskare har skapat en sådan kristall i monoammoniumfosfat, som rapporterades i majnumret av Physical Review Letters, och en annan grupp har skapat den i ett flytande medium som innehåller stjärnformade partiklar, denna publikation dök upp i Physical Review.
Till skillnad från andra välkända exempel, tidskristall av monoammoniumfosfat, den tillverkades av ett fast material med en ordnad fysisk struktur, dvs. traditionell kristall. Resten av materialen från vilken tid kristaller har bildats hittills har varit oordnade. Forskare skapade först tidskristaller 2016. En av dem var gjord av diamant med defekter, den andra gjordes med hjälp av en kedja av ytterbiumjoner.
Vanliga kristaller som salt och kvarts är exempel på tredimensionella, ordnade rumskristaller. Deras atomer bildar ett återkommande system känt för forskare i årtionden. Tidskristaller är olika. Deras atomer vibrerar periodiskt först i en riktning och sedan i den andra riktningen, exciterade av en pulserande magnetisk kraft (resonans). Det kallas "bock".
Tickandet i tidskristallen finns inom en viss frekvens, även om de interagerande pulserna har en annan resonans. Till exempel roterade atomerna i de tidskristaller som studerades i ett av förra årets experiment med en frekvens av bara hälften av frekvensen av pulsationerna av det magnetiska fältet som verkar på dem.
Forskare säger att förståelse av tidskristaller kan leda till förbättringar av atomklockor, gyroskop och magnetometrar och bidra till att skapa kvantteknologi. US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) har utlyst finansiering för forskning kring en av de senaste årens konstigaste vetenskapliga upptäckter.
- chefen för DARPA-programmet sa till Gizmodo, Dr Rosa Alekhanda Lukashev. Detaljerna i dessa studier är konfidentiella, sa hon. Man kan bara dra slutsatsen att detta är en ny generation av atomur, bekvämare och stabilare än de komplexa laboratorieanläggningar som för närvarande används. Som ni vet används sådana timers i många viktiga militära system, inklusive till exempel GPS.
Nobelpristagare Frank Wilczek
Innan tidskristaller faktiskt upptäcktes, var de tänkta i teorin. Den uppfanns för några år sedan av en amerikansk nobelpristagare. Frank Wilczek. Kort sagt är hans idé att bryta symmetri, som är fallet med fasövergångar. Men i teoretiska tidskristaller skulle symmetri brytas inte bara i tre rumsliga dimensioner, utan också i den fjärde - i tiden. Enligt Wilczeks teori har temporala kristaller en repeterande struktur inte bara i rymden utan också i tiden. Problemet är att detta innebär vibration av atomer i kristallgittret, dvs. rörelse utan strömförsörjningvad fysiker ansåg vara omöjligt och omöjligt.
Även om vi fortfarande inte vet vilka kristaller den berömda teoretikern ville ha, och förmodligen aldrig kommer att göra, byggde fysiker vid University of Maryland och Harvard University 2016 "diskontinuerliga" (eller diskreta) tidskristaller. Dessa är system av atomer eller joner som uppvisar kollektiv och cyklisk rörelse, som beter sig som ett tidigare okänt nytt tillstånd av materia, som är resistenta mot de minsta störningar.
Även om inte så ovanligt som Prof. Wilczek, de nyupptäckta tidskristallerna är tillräckligt intressanta för att locka militärt intresse. Och det verkar betydelsefullt nog.
