Fysikere finder tegn på en tidskrystal

Yale -fysikere har afdækket antydninger af en tidskrystal - en form for stof, der "tikker", når den udsættes for en elektromagnetisk puls - på det sidste sted, de forventede:en krystal, du måske finder i et barns legetøj.

Opdagelsen betyder, at der nu er nye gåder at løse, hvad angår tidskrystaller i første omgang.

Almindelige krystaller som salt eller kvarts er eksempler på tredimensionelle, bestilte rumlige krystaller. Deres atomer er arrangeret i et gentaget system, noget videnskabsmænd har vidst i et århundrede.

Tidskrystaller, første gang identificeret i 2016, er forskellige. Deres atomer snurrer med jævne mellemrum, først i en retning og derefter i en anden, som en pulserende kraft bruges til at vende dem. Det er "tikkende". Ud over, tikningen i en tidskrystal er låst ved en bestemt frekvens, også når pulsen er ufuldkommen.

Forskere siger, at forståelse af tidskrystaller kan føre til forbedringer i atomure, gyroskoper, og magnetometre, samt hjælp til opbygning af potentielle kvanteteknologier. Det amerikanske forsvarsministerium annoncerede for nylig et program til at finansiere mere forskning i tidskrystalsystemer.

Yales nye fund er beskrevet i et par undersøgelser, en i Fysisk gennemgangsbreve og den anden ind Fysisk gennemgang B . Undersøgelserne repræsenterer det andet kendte eksperiment, der observerer en signalerende signatur for en diskret tidskrystal (DTC) i et fast stof. Tidligere eksperimenter førte til en strøm af medieopmærksomhed i det forløbne år.

"Vi besluttede at prøve at søge efter DTC -signaturen selv, " sagde Yale fysikprofessor Sean Barrett, hovedforsker for de to nye undersøgelser. "Min elev Jared Rovny havde dyrket monoammoniumphosphat (MAP) krystaller til et helt andet eksperiment, så vi havde tilfældigvis en i vores laboratorium. "

MAP-krystaller anses for at være så lette at dyrke, at de nogle gange indgår i krystaldyrkningssæt rettet mod unge. Det ville være usædvanligt at finde en tidskrystalsignatur inde i en MAP-krystal, Barrett forklarede, fordi man troede, at tidskrystaller dannes i krystaller med mere indre "lidelse".

Forskerne brugte nuklear magnetisk resonans (NMR) til at lede efter en DTC -signatur - og fandt den hurtigt. "Vores krystalmålinger så ganske slående ud lige ved flagermuset, " sagde Barrett. "Vores arbejde tyder på, at signaturen til en DTC kunne findes, i princippet, ved at kigge i et krystaldyrkningssæt til børn."

En anden uventet ting skete, såvel. "Vi indså, at bare at finde DTC -signaturen ikke nødvendigvis beviste, at systemet havde en kvantehukommelse af, hvordan det blev til, "sagde Yale -kandidatstuderende Robert Blum, medforfatter på undersøgelserne. "Dette ansporede os til at prøve et tidskrystal 'ekko, 'som afslørede den skjulte sammenhæng, eller kvanteorden, i systemet, "tilføjede Rovny, også en Yale -kandidatstuderende og hovedforfatter af undersøgelserne.

Barrett bemærkede, at hans teams resultater, kombineret med tidligere forsøg, "læg et puslespil" for teoretikere, der forsøger at forstå, hvordan tidskrystaller dannes.

"Det er for tidligt at sige, hvad opløsningen vil være for den nuværende teori om diskrete tidskrystaller, men folk vil arbejde med dette spørgsmål i mindst de næste par år, "Sagde Barrett.