- 9,437
- 18
- 8 Ноя 2022
Эксперимент в Дортмунде открывает новые горизонты в понимании пространства и времени.
Физики из Университета Дортмунда установили новый рекорд в исследовании Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся , создав такой, который просуществовал как минимум 40 минут – в 10 миллионов раз дольше, чем предыдущий рекорд.
Пространственные кристаллы очень распространены и обладают замечательными свойствами, такими как симметрия, стабильность и красота. Они также применяются во многих технологических приложениях, включая электронику, оптику и датчики.
<h2> Что такое темпоральные кристаллы? </h2> Представьте себе кристалл, который имеет не только регулярный узор в пространстве, но и во времени. Кристалл, который ритмично изменяет свои физические свойства без внешнего воздействия. Кристалл, который бросает вызов законам термодинамики и остается в вечном движении. Это концепция временного кристалла, теоретическая форма материи, впервые предложенная лауреатом Нобелевской премии Франком Вильчеком в 2012 году. Вильчек, физик из Массачусетского технологического института (MIT), задавался вопросом, может ли существовать аналог пространственных кристаллов, состоящих из атомов, расположенных в повторяющейся решетке.
Временные кристаллы, с другой стороны, гораздо более уклончивы и экзотичны. Для их создания потребуется система, нарушающая симметрию временного перевода, то есть ее поведение не одинаково в разные моменты. Например, маятник, который качается быстрее и медленнее без видимой причины, или магнит, который регулярно меняет свою полярность.
Такая система также нарушала бы второй закон термодинамики, согласно которому энтропия, или беспорядок, всегда увеличивается в замкнутой системе. темпоральных кристалл мог бы поддерживать свой порядок и периодичность неограниченно долго, не теряя энергии или тепла в окружающую среду.
<h2> Как можно создать темпоральные кристаллы?
</h2> <span style="font-family: var(--ui-font-family-primary, var(--ui-font-family-helvetica));">Идея темпоральных кристаллов вызвала много споров и скепсиса, поскольку многие физики ставили под сомнение возможность наблюдения такого феномена. Некоторые даже утверждали, что это невозможно или потребует настройки параметров до нереалистичной степени.</span>
Однако за последние несколько лет несколько экспериментов показали, что темпоральные кристаллы возможны, по крайней мере в модифицированном смысле. Эти эксперименты включали системы, которые не были изолированы, а скорее управлялись внешней силой с определенной частотой, такой как лазер или магнитное поле.
К удивлению, данные системы демонстрировали ответную реакцию на другой частоте, часто в два раза ниже, что создавало заметное расхождение между исходящим и входящим сигналами. Это свидетельствовало о спонтанном возникновении нарушения временной симметрии в системах, что и обусловило уникальное поведение темпорального кристалла.
Первые экспериментальные доказательства этого явления были зарегистрированы в 2017 году с использованием двух платформ: цепочки захваченных ионов и алмаза с центрами вакансии азота. Обе системы проявляли признаки темпорального кристалла под воздействием периодической движущей силы.
Однако эти системы всё ещё не соответствовали изначальной идее Вильчека. Он представлял темпоральный кристалл, существующий в равновесии без каких-либо внешних возмущений. Такая система, подобно пространственному кристаллу, была бы по-настоящему автономной и самоподдерживающейся.
Наиболее близкое приближение к этому сценарию было достигнуто в 2022 году с использованием конденсата Бозе-Эйнштейна, состояния вещества, в котором многие атомы ведут себя как единое квантовое существо. Исследователи создали темпоральный кристалл, который колебался независимо без какой-либо временной модуляции, применяя постоянное магнитное поле.
Однако кристалл был недолговечен, просуществовав всего несколько миллисекунд, прежде чем рухнуть.
<h2> Прорыв в исследовании темпоральный кристаллов </h2> <span style="font-family: var(--ui-font-family-primary, var(--ui-font-family-helvetica));">Теперь команда физиков из Университета Дортмунда в Германии совершила прорыв в исследовании темпоральных кристаллов. Они создали кристалл, который просуществовал как минимум 40 минут, в 10 миллионов раз дольше, чем предыдущий рекорд.</span>
Команда, возглавляемая доктором Алексом Грейлихом, использовала специальный кристалл, сделанный из Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся , в котором ядерные спины действовали как резервуар для временного кристалла. Лазер непрерывно освещал кристалл, так что ядерная спиновая поляризация формировалась через взаимодействие с электронными спинами.
Эта ядерная спиновая поляризация спонтанно генерировала колебания, эквивалентные темпоральному кристаллу. Команда могла контролировать частоту и амплитуду этих колебаний, изменяя мощность лазера и магнитное поле.
Команда также исследовала регионы, где темпоральный кристалл «таял», то есть терял свою периодичность. Они обнаружили, что эти регионы проявляли хаотическое поведение, которое можно было анализировать с помощью теоретических инструментов. Это был первый раз, когда такие инструменты применялись для изучения динамики темпоральных кристаллов.
Результаты команды, Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся в журнале Nature Physics, подтвердили существование и устойчивость темпоральных кристаллов и открыли новые пути для дальнейших исследований. Темпоральные кристаллы могут иметь потенциальное применение в квантовых вычислениях, квантовой метрологии и квантовой информатике, а также фундаментальные последствия для нашего понимания физики.
Физики из Университета Дортмунда установили новый рекорд в исследовании Для просмотра ссылки Войди
Пространственные кристаллы очень распространены и обладают замечательными свойствами, такими как симметрия, стабильность и красота. Они также применяются во многих технологических приложениях, включая электронику, оптику и датчики.
<h2> Что такое темпоральные кристаллы? </h2> Представьте себе кристалл, который имеет не только регулярный узор в пространстве, но и во времени. Кристалл, который ритмично изменяет свои физические свойства без внешнего воздействия. Кристалл, который бросает вызов законам термодинамики и остается в вечном движении. Это концепция временного кристалла, теоретическая форма материи, впервые предложенная лауреатом Нобелевской премии Франком Вильчеком в 2012 году. Вильчек, физик из Массачусетского технологического института (MIT), задавался вопросом, может ли существовать аналог пространственных кристаллов, состоящих из атомов, расположенных в повторяющейся решетке.
Временные кристаллы, с другой стороны, гораздо более уклончивы и экзотичны. Для их создания потребуется система, нарушающая симметрию временного перевода, то есть ее поведение не одинаково в разные моменты. Например, маятник, который качается быстрее и медленнее без видимой причины, или магнит, который регулярно меняет свою полярность.
Такая система также нарушала бы второй закон термодинамики, согласно которому энтропия, или беспорядок, всегда увеличивается в замкнутой системе. темпоральных кристалл мог бы поддерживать свой порядок и периодичность неограниченно долго, не теряя энергии или тепла в окружающую среду.
<h2> Как можно создать темпоральные кристаллы?
</h2> <span style="font-family: var(--ui-font-family-primary, var(--ui-font-family-helvetica));">Идея темпоральных кристаллов вызвала много споров и скепсиса, поскольку многие физики ставили под сомнение возможность наблюдения такого феномена. Некоторые даже утверждали, что это невозможно или потребует настройки параметров до нереалистичной степени.</span>
Однако за последние несколько лет несколько экспериментов показали, что темпоральные кристаллы возможны, по крайней мере в модифицированном смысле. Эти эксперименты включали системы, которые не были изолированы, а скорее управлялись внешней силой с определенной частотой, такой как лазер или магнитное поле.
К удивлению, данные системы демонстрировали ответную реакцию на другой частоте, часто в два раза ниже, что создавало заметное расхождение между исходящим и входящим сигналами. Это свидетельствовало о спонтанном возникновении нарушения временной симметрии в системах, что и обусловило уникальное поведение темпорального кристалла.
Первые экспериментальные доказательства этого явления были зарегистрированы в 2017 году с использованием двух платформ: цепочки захваченных ионов и алмаза с центрами вакансии азота. Обе системы проявляли признаки темпорального кристалла под воздействием периодической движущей силы.
Однако эти системы всё ещё не соответствовали изначальной идее Вильчека. Он представлял темпоральный кристалл, существующий в равновесии без каких-либо внешних возмущений. Такая система, подобно пространственному кристаллу, была бы по-настоящему автономной и самоподдерживающейся.
Наиболее близкое приближение к этому сценарию было достигнуто в 2022 году с использованием конденсата Бозе-Эйнштейна, состояния вещества, в котором многие атомы ведут себя как единое квантовое существо. Исследователи создали темпоральный кристалл, который колебался независимо без какой-либо временной модуляции, применяя постоянное магнитное поле.
Однако кристалл был недолговечен, просуществовав всего несколько миллисекунд, прежде чем рухнуть.
<h2> Прорыв в исследовании темпоральный кристаллов </h2> <span style="font-family: var(--ui-font-family-primary, var(--ui-font-family-helvetica));">Теперь команда физиков из Университета Дортмунда в Германии совершила прорыв в исследовании темпоральных кристаллов. Они создали кристалл, который просуществовал как минимум 40 минут, в 10 миллионов раз дольше, чем предыдущий рекорд.</span>
Команда, возглавляемая доктором Алексом Грейлихом, использовала специальный кристалл, сделанный из Для просмотра ссылки Войди
Эта ядерная спиновая поляризация спонтанно генерировала колебания, эквивалентные темпоральному кристаллу. Команда могла контролировать частоту и амплитуду этих колебаний, изменяя мощность лазера и магнитное поле.
Команда также исследовала регионы, где темпоральный кристалл «таял», то есть терял свою периодичность. Они обнаружили, что эти регионы проявляли хаотическое поведение, которое можно было анализировать с помощью теоретических инструментов. Это был первый раз, когда такие инструменты применялись для изучения динамики темпоральных кристаллов.
Результаты команды, Для просмотра ссылки Войди
- Источник новости
- www.securitylab.ru
