A tudósok jelentős áttörést értek el a kvantumfizika területén azáltal, hogy olyan időkristályt állítottak elő, amelynek élettartama milliószor hosszabb, mint korábban elérték. Ez a felfedezés megerősíti a Nobel-díjas Frank Wilczek 2012-ben az időkristályokra vonatkozó elméleti előrejelzését, amely periodikus viselkedést mutat be egy rendszerben, időszakos külső befolyás nélkül.
A kutatóknak sikerült meghosszabbítaniuk az időkristályok élettartamát, megerősítve a Frank Wilczek által javasolt elméleti koncepciót. Ez fontos előrelépést jelent a kvantumfizikában.
A TU Dortmundi Egyetem csapatának a közelmúltban sikerült egy rendkívül tartós időkristályt előállítania, amely több milliószor tovább él, mint a korábbi kísérletek kimutatták. Ezzel megerősítettek egy igen érdekes jelenséget, amelyet a Nobel-díjas Frank Wilczek mintegy tíz éve feltételezett, és amely már a sci-fi filmekbe is bekerült. Az eredményeket most tették közzé Természetfizika.
Úttörő eredmény az időkristály-kutatásban
A kristályok, pontosabban a kristályok az űrben, az atomok periodikus elrendezései nagy hosszúságú skálákon. Ez az elrendezés biztosítja a kristályok kifinomult megjelenését, sima felületekkel, mint a drágaköveken.
Mivel a fizika gyakran azonos szinten kezeli a teret és az időt, például a speciális relativitáselméletben, Frank Wilczek, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) fizikusa és a fizikai Nobel-díjas 2012-ben azt feltételezte, hogy a Kristályokhoz az űrben , kristályoknak is kell lenniük időben. Ahhoz, hogy ez így legyen – mondta –, az egyik fizikai tulajdonságának spontán, időszakosan változni kell az idő múlásával, még akkor is, ha a rendszer nem tapasztal hasonló időszakos interferenciát.
Ami lángra hasonlít, az az új időkristály mérése: minden pont egy kísérleti értéknek felel meg, ami az időkristály magspin polarizációjának periodikus dinamikájának különböző nézeteit eredményezi. A kép forrása: Alex Grealish/TU Dortmund
Az időkristályok megértése
Az ilyen időkristályok létezésének lehetősége évek óta vitatott tudományos vita tárgya – de gyorsan eljutott a mozikba: az időkristály például központi szerepet kapott a Marvel Studios Bosszúállók: Végjáték (2019) című filmjében. 2017-től a tudósoknak már néhány alkalommal sikerült kimutatniuk egy lehetséges időkristályt.
Dr. Alex Grealish a TU Dortmund Fizikai Tanszékének Kondenzált Anyagkutatási Központjában dolgozik. Kredit: TU Dortmund
Ezek a rendszerek azonban – Wilczek eredeti elképzelésével ellentétben – meghatározott periodicitású időbeli gerjesztésnek voltak kitéve, majd egy másik, kétszer hosszabb periódussal reagáltak. Csak 2022-ben Bose-Einstein kondenzátorban mutattak ki egy kristályt, amely periodikusan viselkedik az idővel, bár a gerjesztés időfüggetlen, azaz állandó. A kristály azonban csak néhány ezredmásodpercig élt.
Időugrás kristály hosszú élettartam
A dortmundi fizikusok Dr. Alex Grelich vezetésével most egy különleges, indium-gallium-arzenidből készült kristályt terveztek, amelyben a nukleáris spinek az időkristály tárolójaként szolgálnak. A kristályt folyamatosan megvilágítják, így a magspin polarizációja az elektronspinnel való kölcsönhatás révén jön létre. Pontosan ez a magspin-polarizáció az, ami spontán módon generál oszcillációt, ami egy időkristálynak felel meg.
A kísérletek jelenlegi állása szerint a kristály élettartama legalább 40 perc, ami 10 milliószor hosszabb az eddigieknél, és valószínűleg sokkal tovább fog élni.
A kristályosodási periódus nagy léptékben változtatható a kísérleti körülmények szisztematikus változtatásával. Azonban olyan területekre is el lehet költözni, ahol a kristály „olvad”, azaz elveszti periodicitását. Ezek a régiók is érdekesek, hiszen ekkor kaotikus viselkedés alakul ki, amely hosszú ideig fennmaradhat. Ez az első alkalom, hogy a tudósok elméleti eszközöket használhatnak az ilyen rendszerek kaotikus viselkedésének elemzésére.
Hivatkozás: A. Greilich, NE Kopteva, AN Kamenskii, PS Sokolov, VL Korenev és M. Bayer „Erős folyamatos idejű kristály a nukleáris elektron spinrendszerében”, 2024. január 24. Természetfizika.
doi: 10.1038/s41567-023-02351-6
Lili Farkas az Androbit szerzője, aki hírekkel, politikával, üzleti témákkal, technológiával, sporttal, szórakozással és életmóddal foglalkozik. Célja, hogy közérthető, hasznos és megbízható információkkal segítse az olvasókat az aktuális események és fontos témák követésében.
More Stories
Apple okosgyűrű fejlesztésén dolgozhat – érkezhet az iRing
Rejtélyes marsi jelenséget azonosítottak egy elveszett NASA-űrszonda korábbi adatai alapján
Óriási aszteroida közelíti meg a Földet: a NASA szerint továbbra sincs teljes védelem