นักฟิสิกส์สร้างคริสตัลเวลา 'เป็นไปไม่ได้' โดยการระเบิดอะตอมลงในลูกโป่ง

นักวิทยาศาสตร์ได้ปลิวไปหลายอะตอมเช่นลูกโป่งเพื่อสร้าง 'เป็นไปไม่ได้' รุ่นสุดขั้วสถานะของสสาร-

ด้วยการระเบิดอะตอมรูบิเดียมด้วยเลเซอร์นักฟิสิกส์ทำให้พวกเขารู้สึกตื่นเต้นรัฐ Rydbergในการทดลองที่ส่งผลให้เกิดความแปลกใหม่สถานะของสสารรู้จักกันในชื่อเวลาคริสตัล-

ทีมนี้กล่าวว่าเปิดวิธีใหม่ในการสำรวจคุณสมบัติของผลึกเวลาเช่นเดียวกับปรากฏการณ์เช่นความผันผวนของควอนตัมความสัมพันธ์และการซิงโครไนซ์ - เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม-

อธิบายครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของเราFrank Wilczek ในปี 2555ผลึกเวลาคือการเคลื่อนไหวของอนุภาคที่ทำซ้ำในมิติทางโลกคล้ายกับวิธีการที่ผลึกเช่นเพชรและควอตซ์เป็นรูปแบบของอนุภาคที่ทำซ้ำในอวกาศ

ในขณะที่ทฤษฎีดั้งเดิมอธิบายรูปแบบการทำซ้ำในแฟชั่น 'ตลอดไป' รุ่น 'ชั่วคราว' ได้รับรับรู้การทดลองและที่สังเกตได้ในวิธีที่แตกต่างกันโดยทีมนักฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน- ในสิ่งเหล่านี้รูปแบบการสั่นที่แตกต่างจากจังหวะภายนอกใด ๆ ที่กำหนดบนคริสตัลสามารถวัดได้

รูปแบบใหม่นี้เวลาคริสตัลได้รับการสร้างขึ้นจากก๊าซอุณหภูมิห้องของอะตอมรูบิเดียมที่ถูก จำกัด ในภาชนะแก้ว

ทีมนักฟิสิกส์ที่นำโดย Xiaoling Wu, Zhuqing Wang และ Fan Yang ที่มหาวิทยาลัย Tsinghua ในประเทศจีนใช้แสงเลเซอร์เพื่อกระตุ้นอะตอมให้กับรัฐ Rydberg นั่นคือเมื่อพลังงานถูกเพิ่มเข้าไปในอะตอมในลักษณะที่อิเล็กตรอนนอกสุดจะอธิบายวงโคจรขนาดใหญ่รอบ ๆ นิวเคลียส

นั่นยังค่อนข้างเล็กจากมุมมองของเรา แต่มันมีผลที่น่าสนใจเกี่ยวกับวิธีที่อะตอมโต้ตอบเมื่อพวกเขาทั้งหมดรวมกันในกล่องแก้ว

"ถ้าอะตอมในภาชนะแก้วของเราถูกเตรียมในรัฐ Rydberg และเส้นผ่านศูนย์กลางของพวกเขาก็มีขนาดใหญ่มากจากนั้นแรงระหว่างอะตอมเหล่านี้ก็มีขนาดใหญ่มาก"Thomas Pohl นักฟิสิกส์อธิบายของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเวียนนา

"และในทางกลับกันก็เปลี่ยนวิธีที่พวกเขาโต้ตอบกับเลเซอร์ถ้าคุณเลือกแสงเลเซอร์ในลักษณะที่สามารถกระตุ้นให้ Rydberg สองตัวที่แตกต่างกันในแต่ละอะตอมในเวลาเดียวกันนั้นจะมีการสร้างข้อเสนอแนะ

ดังนั้นเมื่อทีมตื่นเต้นก๊าซรูบิเดียมของพวกเขาด้วยแสงเลเซอร์สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกิดขึ้น แม้ว่าเลเซอร์จะมีความเข้มคงที่ แต่เมื่อพวกเขาวัดแสงที่ปลายสุดของภาชนะ แต่พวกเขาก็เห็นสัญญาณของการสั่นของอะตอมเมื่ออะตอมถูกกระตุ้นไปมาระหว่างสภาวะที่ตื่นเต้นไปสู่สภาวะที่ตื่นเต้นน้อยลง

ความผันผวนเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างเป็นธรรมชาติดังนั้นจึงเป็นไปตามคำจำกัดความของคริสตัลเวลา

"นี่เป็นการทดลองแบบคงที่ซึ่งไม่มีการกำหนดจังหวะที่เฉพาะเจาะจงในระบบ"Pohl กล่าว- "ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและอะตอมนั้นเหมือนกันเสมอลำแสงเลเซอร์มีความเข้มคงที่ แต่น่าแปลกใจที่มันกลับกลายเป็นว่าความเข้มที่มาถึงปลายอีกด้านของเซลล์แก้วเริ่มสั่นในรูปแบบปกติสูง"

สิ่งนี้มีแอพพลิเคชั่นที่มีศักยภาพในเทคโนโลยีที่ต้องใช้ความผันผวนอย่างสม่ำเสมอและยั่งยืน ตัวอย่างทางมาตรวิทยา - วิทยาศาสตร์ของการวัด - สามารถใช้ประโยชน์จากระบบดังกล่าว และการประมวลผลข้อมูลควอนตัมขึ้นอยู่กับอะตอม Rydbergจะเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังสำหรับการคำนวณแอปพลิเคชัน

"เราได้สร้างระบบใหม่ที่นี่ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มที่ทรงพลังสำหรับความเข้าใจที่ลึกซึ้งของเราเกี่ยวกับปรากฏการณ์คริสตัลเวลาในแบบที่เข้ามาใกล้กับแนวคิดดั้งเดิมของ Frank Wilczek"Pohl กล่าว-

การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในฟิสิกส์ธรรมชาติ-