Ontdekking van nuwe tydkristalle
'n Vreemde vorm van materie wat 'n tydkristal genoem word, het onlangs op twee nuwe plekke verskyn. Wetenskaplikes het so 'n kristal in monoammoniumfosfaat geskep, soos berig in die Mei-uitgawe van Physical Review Letters, en 'n ander groep het dit geskep in 'n vloeibare medium wat stervormige deeltjies bevat, het hierdie publikasie in Physical Review verskyn.
Anders as ander bekende voorbeelde, tyd kristal van monoammoniumfosfaat, dit is gemaak van 'n soliede materiaal met 'n geordende fisiese struktuur, d.w.s. tradisionele kristal. Die res van die materiale waaruit kristalle tot dusver gevorm is, is wanordelik. Wetenskaplikes het die eerste keer in 2016 tydkristalle geskep. Een van hulle is gemaak van gebrekkige diamant, die ander is gemaak met 'n ketting ytterbiumione.
Gewone kristalle soos sout en kwarts is voorbeelde van driedimensionele, geordende ruimtelike kristalle. Hul atome vorm 'n herhalende stelsel wat al dekades lank aan wetenskaplikes bekend is. Tydkristalle is anders. Hulle atome vibreer periodiek eers in een rigting en dan in die ander rigting, opgewek deur 'n pulserende magnetiese krag (resonansie). Dit word genoem "regmerkie".
Die tik in die tydkristal word binne 'n sekere frekwensie vervat, hoewel die interaksie pulse 'n ander resonansie het. Byvoorbeeld, die atome in die tydkristalle wat in een van verlede jaar se eksperimente bestudeer is, het geroteer teen 'n frekwensie van slegs die helfte van die frekwensie van die pulsasies van die magnetiese veld wat daarop inwerk.
Wetenskaplikes sê om tydkristalle te verstaan kan lei tot verbeterings in atoomhorlosies, gyroskope en magnetometers, en help om kwantumtegnologie te skep. Die US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) het befondsing aangekondig vir navorsing oor een van die vreemdste wetenskaplike ontdekkings van onlangse jare.
- die hoof van die DARPA-program het aan Gizmodo gesê, Dr Rosa Alehanda Lukashev. Die besonderhede van hierdie studies is vertroulik, het sy gesê. Mens kan net aflei dat dit 'n nuwe generasie atoomhorlosies is, geriefliker en stabieler as die komplekse laboratoriumfasiliteite wat tans gebruik word. Soos u weet, word sulke timers in baie belangrike militêre stelsels gebruik, insluitend GPS.
Nobelpryswenner Frank Wilczek
Voordat tydkristalle werklik ontdek is, is hulle in teorie bedink. Dit is 'n paar jaar gelede deur 'n Amerikaanse Nobelpryswenner uitgevind. Frank Wilczek. Kortom, sy idee is om simmetrie te breek, soos die geval is met fase-oorgange. In teoretiese tydkristalle sou simmetrie egter nie net in drie ruimtelike dimensies gebreek word nie, maar ook in die vierde - in tyd. Volgens Wilczek se teorie het tydelike kristalle 'n herhalende struktuur nie net in ruimte nie, maar ook in tyd. Die probleem is dat dit die vibrasie van atome in die kristalrooster impliseer, m.a.w. beweging sonder kragtoevoerwat deur fisici as onmoontlik en onmoontlik beskou is.
Terwyl ons steeds nie die kristalle ken wat die beroemde teoretikus wou hê nie, en waarskynlik nooit sal nie, het fisici aan die Universiteit van Maryland en Harvard Universiteit in 2016 "diskontinue" (of diskrete) tydkristalle gebou. Dit is sisteme van atome of ione wat kollektiewe en sikliese beweging demonstreer, wat optree soos 'n voorheen onbekende nuwe toestand van materie, bestand teen die geringste versteurings.
Alhoewel nie so ongewoon soos prof. Wilczek, die nuut ontdekte tydkristalle is interessant genoeg om militêre belangstelling te lok. En dit lyk betekenisvol genoeg.
