Zeitkristalle sind „unmöglich“, aber sie unterliegen der Quantenphysik

Die Forscher kühlten flüssiges superflüssiges Helium-3 in diesem rotierenden Kühlschrank auf nahezu den absoluten Nullpunkt (minus 273,15 Grad Celsius), wodurch zweimal Kristalle erzeugt und in Reichweite gehalten wurden. Bildnachweis: © Aalto University / Mikko Raskinen

Wissenschaftler haben das erste Zwei-Körper-System „einen Zeitkristall“ in einem Experiment geschaffen, das die Gesetze der Physik zu verdrehen scheint.

Dies geschieht, nachdem dasselbe Team kürzlich die erste Interaktion einer neuen Phase der Angelegenheit miterlebt hat.

Zeitkristalle galten lange Zeit als unmöglich, weil sie aus Atomen in endloser Bewegung bestehen. Die Entdeckung wurde in veröffentlicht Naturkommunikationzeigt, dass Zeitkristalle nicht nur hergestellt, sondern auch in nützliche Geräte umgewandelt werden können.

Zeitkristalle unterscheiden sich von Standardkristallen – wie Mineralien oder Gesteinen – die aus Atomen bestehen, die in einem sich regelmäßig wiederholenden Muster im Raum angeordnet sind.

Erstmals 2012 vom Nobelpreisträger Frank Wilczek entwickelt und 2016 definiert, weisen Zeitkristalle die besondere Eigenschaft auf, stationär zu sein und die Bewegung in der Zeit ohne externen Input zu wiederholen. Ihre Atome oszillieren, drehen oder bewegen sich ständig zuerst in eine Richtung und dann in die andere.

EPSRC-Stipendiat Dr. Samuli Otti, Hauptautor vom Department of Physics der Lancaster University, erklärte: “Jeder weiß, dass Perpetuum Mobile-Maschinen unmöglich sind. In der Quantenphysik ist Perpetuum Mobile jedoch in Ordnung, solange wir unsere Augen schließen. Durch Durchschlüpfen Dies können wir Kristalle die Zeit machen “.

„Es stellt sich heraus, dass das Zusammenfügen der beiden wunderbar funktioniert, auch wenn die Zeitkristalle gar nicht vorhanden waren. Und wir wissen bereits, dass sie auch bei Raumtemperatur vorhanden sind.“

Das „Zwei-Ebenen-System“ ist ein grundlegender Baustein eines Quantencomputers. Zeitkristalle können verwendet werden, um Quantengeräte zu bauen, die bei Raumtemperatur arbeiten.

Ein internationales Forscherteam von der Lancaster University, Royal Holloway London, dem Landau Institute und der Aalto University in Helsinki hat Zeitkristalle mit Helium-3 beobachtet, einem seltenen Isotop von Helium, dem ein Neutron fehlt. Das Experiment wurde an der Aalto-Universität durchgeführt.

Sie kühlten superflüssiges Helium-3 auf etwa ein Zehntausendstel des absoluten Nullpunkts (0,0001 K oder -273,15 Grad Celsius). Die Forscher erzeugten zwei Zeitkristalle in der Supraflüssigkeit und brachten sie in Kontakt. Die Wissenschaftler beobachteten dann, wie Zeitkristalle wie in der Quantenphysik beschrieben interagierten.


Erstmalige Beobachtung der Wechselwirkung von „Zeitkristallen“


Mehr Informationen:
Nichtlineare Zwei-Ebenen-Dynamik von Quantenzeitkristallen, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-30783-w

Präsentiert von der Lancaster University

das Zitat: Zeitkristalle „unmöglich“, aber Gegenstand der Quantenphysik (2022, 2. Juni) Abgerufen am 2. Juni 2022 von https://phys.org/news/2022-06-crystals-impossible-quantum-physics.html

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