Forskere observerer kontinuerlig tidskrystal

Forskere fra Institut for Laserfysik ved Universität Hamburg er for første gang lykkedes med at realisere en tidskrystal, der spontant bryder kontinuerlig tidsoversættelsessymmetri. De rapporterer deres observation i en undersøgelse offentliggjort online af tidsskriftet Science torsdag den 9. juni 2022.

Ideen om en tidskrystal går tilbage til nobelpristageren Franck Wilczek, som først foreslog fænomenet. I lighed med vand, der spontant bliver til is omkring frysepunktet, og derved bryder systemets translationssymmetri, bryder tidstranslationssymmetrien i et dynamisk mangelegemesystem spontant, når en tidskrystal dannes.

I de senere år har forskere allerede observeret diskrete eller Floquet-tidskrystaller i periodisk drevne lukkede og åbne kvantesystemer. "I alle tidligere eksperimenter er den kontinuerlige tidsoversættelsessymmetri imidlertid brudt af en tidsperiodisk drift," siger Dr. Hans Keßler fra Prof. Andreas Hemmerichs gruppe ved Cluster of Excellence CUI:Advanced Imaging of Matter. "Udfordringen for os var at realisere et system, der spontant bryder den kontinuerlige tidsoversættelsessymmetri."

Brug af et Bose-Einstein-kondensat inde i et optisk højfinessehulrum

I deres eksperiment brugte forskerne et Bose-Einstein-kondensat inde i et optisk højfinessehulrum. Ved hjælp af en tidsuafhængig pumpe observerede de en grænsecyklusfase, som er karakteriseret ved opståede periodiske oscillationer af intrakavitets fotonnummer ledsaget af atomtætheden, der cykler gennem tilbagevendende mønstre.

De fandt ud af, at tidsfasen af ​​oscillationerne tager tilfældige værdier mellem 0 og 2π, som forventet for spontant brudt kontinuerlig symmetri. Ved at identificere stabilitetsområdet i det relevante parameterrum og vise vedholdenheden af ​​grænsecyklusoscillationerne selv i nærvær af stærke tidsmæssige forstyrrelser, demonstrerede forskerne robustheden af ​​den dynamiske fase. + Udforsk yderligere

Den første eksperimentelle realisering af en dissipativ tidskrystal