Tidskrystaller - hvordan videnskabsmænd skabte en ny tilstand af stof

Tidskrystaller er en ny tilstand af stof, der bryder termodynamikkens love og udviser tidsvendende symmetri. De blev først teoretiseret i 2012 af Frank Wilczek, en nobelprisvindende fysiker ved MIT, og har siden været genstand for intens forskning. I 2017 skabte et team af forskere ved University of Maryland, ledet af Christopher Monroe, den første tidskrystal nogensinde i laboratoriemiljø.

Tidskrystaller er lavet ved hurtigt at rotere en sky af atomer i et magnetfelt. Dette skaber en tilstand af stof, hvor atomerne konstant drejer i samme retning, men systemets overordnede energi ændres ikke. Dette er i strid med termodynamikkens anden lov, som siger, at entropien i et lukket system altid skal stige over tid.

Tidskrystaller er stadig i deres tidlige udviklingsstadier, men de har potentialet til at revolutionere vores forståelse af fysik. De kan føre til nye teknologier som kvantecomputere og ultrapræcise ure.

Her er en mere detaljeret forklaring på, hvordan tidskrystaller blev skabt i et laboratoriemiljø:

1. Forskerne startede med en sky på omkring 10.000 ytterbium-atomer.

2. De brugte derefter en laser til at afkøle atomerne til nær det absolutte nul.

3. De påførte derefter atomerne et magnetfelt.

4. De brugte derefter en anden laser til hurtigt at rotere atomerne i magnetfeltet.

5. Dette skabte en tilstand af stof, hvor atomerne konstant snurrede i samme retning, men systemets overordnede energi ændrede sig ikke.

6. Forskerne målte derefter egenskaberne af tidskrystallen ved hjælp af en række forskellige teknikker.

Forskerne var i stand til at vise, at tidskrystallen udviste tidsvendende symmetri. Det betyder, at tidskrystallen kan vendes i tid, og den vil stadig opføre sig på samme måde. Dette er i strid med termodynamikkens anden lov, som siger, at entropien i et lukket system altid skal stige over tid.

Skabelsen af ​​tidskrystaller i laboratoriemiljø er et stort gennembrud i fysikken. Det har potentialet til at revolutionere vores forståelse af fysik og føre til nye teknologier såsom kvantecomputere og ultrapræcise ure.