Ontdekking van nieuwe tijdkristallen

Een vreemde vorm van materie, een tijdkristal genaamd, is onlangs op twee nieuwe locaties verschenen. Wetenschappers hebben zo'n kristal gemaakt in monoammoniumfosfaat, zoals gerapporteerd in het meinummer van Physical Review Letters, en een andere groep heeft het gemaakt in een vloeibaar medium met stervormige deeltjes, deze publicatie verscheen in Physical Review.

In tegenstelling tot andere bekende voorbeelden, tijd kristal van monoammoniumfosfaat, het was gemaakt van een vast materiaal met een geordende fysieke structuur, d.w.z. traditioneel kristal. De rest van de materialen waaruit tot nu toe tijdkristallen zijn gevormd, is ongeordend. Wetenschappers creëerden voor het eerst tijdkristallen in 2016. Een van hen was gemaakt van diamant met defecten, de andere was gemaakt met behulp van een ketting van ytterbiumionen.

Gewone kristallen zoals zout en kwarts zijn voorbeelden van driedimensionale, geordende ruimtelijke kristallen. Hun atomen vormen een zich herhalend systeem dat wetenschappers al tientallen jaren kennen. Tijdkristallen zijn anders. Hun atomen trillen periodiek eerst in de ene richting en dan in de andere richting, opgewekt door een pulserende magnetische kracht (resonantie). Het heet "Kruis aan.

Het tikken in het tijdkristal zit binnen een bepaalde frequentie, hoewel de interagerende pulsen verschillende resonanties hebben. De atomen in de tijdkristallen die in een van de experimenten van vorig jaar werden bestudeerd, roteerden bijvoorbeeld met een frequentie die slechts de helft was van de frequentie van de pulsaties van het magnetische veld dat erop inwerkte.

Wetenschappers zeggen dat het begrijpen van tijdkristallen kan leiden tot verbeteringen in atoomklokken, gyroscopen en magnetometers, en kan helpen bij het creëren van kwantumtechnologie. Het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) heeft financiering aangekondigd voor onderzoek naar een van de vreemdste wetenschappelijke ontdekkingen van de afgelopen jaren.

- vertelde Gizmodo het hoofd van het DARPA-programma, Dr. Roza Alehanda Loekashev. De details van deze studies zijn vertrouwelijk, zei ze. Men kan alleen maar concluderen dat dit een nieuwe generatie atoomklokken is, handiger en stabieler dan de complexe laboratoriumfaciliteiten die momenteel in gebruik zijn. Zoals u weet, worden dergelijke timers gebruikt in veel belangrijke militaire systemen, waaronder bijvoorbeeld GPS.

Nobelprijswinnaar Frank Wilczek

Voordat tijdkristallen daadwerkelijk werden ontdekt, werden ze in theorie bedacht. Het werd een paar jaar geleden uitgevonden door een Amerikaan, Nobelprijswinnaar. Frank Wilczek. Kortom, zijn idee is om de symmetrie te doorbreken, zoals bij faseovergangen het geval is. In theoretische tijdkristallen zou de symmetrie echter niet alleen in drie ruimtelijke dimensies worden verbroken, maar ook in de vierde - in de tijd. Volgens de theorie van Wilczek hebben tijdelijke kristallen een zich herhalende structuur, niet alleen in de ruimte maar ook in de tijd. Het probleem is dat dit de trilling van atomen in het kristalrooster impliceert, d.w.z. beweging zonder voedingwat door natuurkundigen als onmogelijk en onmogelijk werd beschouwd.

Hoewel we nog steeds niet weten welke kristallen de beroemde theoreticus wilde en waarschijnlijk nooit zal weten, bouwden natuurkundigen van de Universiteit van Maryland en Harvard University in 2016 "discontinue" (of discrete) tijdkristallen. Dit zijn systemen van atomen of ionen die collectieve en cyclische beweging vertonen, zich gedragen als een voorheen onbekende nieuwe staat van materie, bestand tegen de geringste verstoringen.

Hoewel niet zo ongebruikelijk als prof. Wilczek, de nieuw ontdekte tijdkristallen zijn interessant genoeg om militaire interesse te wekken. En het lijkt belangrijk genoeg.