全新时间晶体揭晓,使用寿命延长数百万倍
一种半导体由砷化铟镓刚刚为一种看似不可能的材料创造了持续时间记录,这种材料会随着时间的推移不断重复。
德国多特蒙德工业大学的研究人员领导的一项实验持续了至少 40 分钟的振荡周期,将同类中的其他所有东西都从水中吹了出来,在研究人员一直努力推动这一现象的领域树立了新的基准。几毫秒。
这个微小时钟的“滴答声”采取了特定自旋的轨道电子与其原子核状态之间相互作用的形式。在传递极化包裹的游戏中,状态振荡以符合所谓连续的标准的方式重复。。
假设的十多年前著名物理学家弗兰克·威尔切克 (Frank Wilczek) 认为,时间晶体对于时间的意义就如同钻石、蓝宝石和石英对于空间的意义一样,是理论上可能存在的自然现象——物质的重复单位。
钻石是碳原子在三个空间维度上的图案,而时间晶体是随时间重复的某种结构变化。
乍一看,被困在某种永恒的土拨鼠日中的物质振荡听起来有点可疑。任何人都可以通过一系列稳定的推力让孩子在秋千上来回滑动,但最终,即使是最绝望的父母也会喘息停止。
物理学家们并没有被吓倒,他们一直在材料中寻找传统物理学无法解释的摆动和摆动的迹象,并从那以后 在一个。这些通常采取某种线性节奏中的无关节拍的形式,这种节拍是由系统提供的,而不是来自外部的定向推动。
然而,这些所谓的离散时间晶体仍然需要某种外部节奏来设定背景节奏。停止音乐,水晶的敲击脚趾的乐趣也随之停止。
连续时间晶体更接近威尔切克的愿景。虽然仍然需要能量来补充系统中损失的能量,但它的来源不受时间本身的任何规则的约束,就像微风驱动风铃摆动,发出一些意想不到的叮当声。
该实验中的分子风铃是一种专门设计的材料,几乎无法传导电流。松散固定的电子和原子晶格内原子核自旋之间的关系允许出现缓慢的、来回的模式,这种模式只能以一种只能被描述为非-线性。
为了将核自旋吹回到所需的偏振状态,需要使用光源,有效地保持时间晶体上紧。通过对条件进行微小的调整,例如改变周围的磁场或改变温度,电子和原子核之间的振荡可以从几秒钟戏剧性地转变为近一分钟。
由于在 40 分钟的测量周期内没有出现振荡减弱的迹象,研究人员得出结论,这种现象可能会持续数小时,甚至更长时间。
以前的连续时间晶体行为已观察到在被称为超冷气体的量子雾中持续几毫秒。
作为第一个固态版本,这一对时间晶体时间疯狂的最新尝试为提供精确频率测量的新型硬件开辟了道路。
这项研究发表于自然物理学。