Es klingt wie etwas, das direkt aus den Seiten eines Marvel-Comics gezogen wurde: seltsame Kristalle, die sich ohne Energie bewegen können. Die Struktur der Kristalle wiederholt sich sowohl räumlich als auch zeitlich. Diese Zeitkristalle erstmals 2012 theoretisiert ist nun dank zweier unabhängiger Forschungsteams Realität. Diese Entdeckung könnte eine völlig neue Art von Materie bestätigen und die Grundlage für weitere Quantenstudien bilden.
Nobelpreis-theoretischer Physiker Frank Wilczek vorgeschlagene Zeitkristalle im Jahr 2012. Er kategorisierte sie als Strukturen, die sich in ihrem niedrigsten Energiezustand - ihrem Grundzustand - zu bewegen scheinen. In den meisten Fällen wäre eine Bewegung ohne einen unmöglich, wenn sie den Grundzustand Nullpunkt-Energiesystem erreichenEnergiekosten.
Aber wie die Forscher herausfanden, sind Zeitkristalle keine typische Materie.
Zeitkristalle schwingen kontinuierlich in ihrem Grundzustand. Sie brechen die Zeitsymmetrie. Das aktuelle Quantenverständnis besagt, dass Elektronen Kristalle bilden, die normalerweise Ordnung schaffen. Zeitkristalle brechen jedoch diese räumliche Beziehung. Die Forscher beschreiben sie wie Wackelpudding, aber wenn Sieschüttelte das Wackelpudding nur, um festzustellen, dass es sich zu einem anderen Zeitpunkt bewegte.
"Dies ist eine neue Phase der Materie, Punkt, aber es ist auch wirklich cool, weil es eines der ersten Beispiele für Nichtgleichgewichtsmaterie ist." sagte der leitende Forscher Norman Yao von der University of California, Berkeley.
"Seit einem halben Jahrhundert beschäftigen wir uns mit Gleichgewichtsmaterie wie Metallen und Isolatoren. Wir beginnen gerade mit der Erforschung einer völlig neuen Landschaft von Nichtgleichgewichtsmaterie."
Yaos Arbeit, inspiriert von den Grundlagen von Wilczeks Theorien, beschreibt, wie die Eigenschaften dieser Kristalle hergestellt und gemessen werden können. Zwei Teams an der University of Maryland und der Harvard University berichteten beide über Erfolge, indem sie einfach Yaos Umrissen folgten.
Was in Maryland passiert ist
Chris Monroe von der University of Maryland arbeitete eng mit Yao zusammen, um eine „Conga-Linie“ von Ytterbiumionen zu erstellen. Die Elektronen interagierten ähnlich wie die Qubitsysteme, die mit Quantencomputern diskutiert wurden. Das Team überprüfte alle Eigenschaften des neuen Materials und Yaoangedeutet, wie der Zeitkristall unter verschiedenen Bedingungen möglicherweise die Phasen ändern könnte.
[Bildquelle : Chris Monroe, Universität von Maryland über EueakAlert ]
Was in Harvard passiert ist
Mikhail Lukin leitete das Harvard-Forschungsteam und verwendete Stickstoff-Leerstandszentren für Diamanten. Die Leerstandszentren erzielten trotz der unterschiedlichen Materialien ähnliche Ergebnisse wie das Team in Maryland.
Phil Richerme , ein Physiker von der Indiana University, war an keiner der beiden Studien direkt beteiligt. Er schrieb jedoch ein Perspektivstück für die Forschung :
"Solche ähnlichen Ergebnisse, die in zwei sehr unterschiedlichen Systemen erzielt wurden, unterstreichen, dass Zeitkristalle eine breite neue Phase der Materie sind, nicht nur eine Neugier, die auf kleine oder eng spezifische Systeme beschränkt ist. Die Beobachtung des diskreten Zeitkristalls ... bestätigt, dass Symmetriebrechung möglich isttreten im Wesentlichen in allen natürlichen Bereichen auf und ebnen den Weg zu mehreren neuen Forschungswegen. "
Um mehr von Wilczek zu hören und einen Hintergrund für Zeitkristalle zu erhalten, schauen Sie sich das Video aus seinem Google-Vortrag unten an :
Sie können die vollständige Blaupause von Yao an lesen Physical Review Letters . Für das Harvard-Papier klicken Sie auf hier . Das Papier der University of Maryland finden Sie hier .
via EurekAlert
[Ausgewählte Bildquelle : Pixabay ]