尖端的物理研究为我们提供了另一个非凡的想法,听起来像是科幻小说中的东西。2012年,诺贝尔奖赢得弗兰克·威尔西克(Frank Wilczek)和一组理论物理学家
尖端物理学研究给了我们另一个非凡的想法,听起来像是科幻小说中的东西。 2012年,诺贝尔奖赢得弗兰克·威尔西克(Frank Wilczek)和麻省理工学院(MIT)的理论物理学家团队提出了一个想法,即存在的假设结构似乎在不使用能量的情况下移动。他称他们为“时间晶体”。尽管此后大多数物理学家都将这一想法视为“不可能”,但一篇新论文显示了这些时间晶体实际上如何存在,可能会改变我们对自然基本原理的理解。
时间晶体的特殊之处在于,如果它们存在,它们可能会打破时间和空间的对称性。时间晶体的移动方式是在不使用存储的能量的情况下以一种永久运动的方式进行重复模式。
威尔西克谈到他的想法时说:“我正在考虑晶体的分类,然后我想到在一起考虑空间和时间是很自然的。” “因此,如果您考虑太空中的晶体,那么考虑及时的结晶行为的分类也很自然。”
晶体给Wilczek提供了这个想法的原因是因为它们表现出异常的生长行为,其原子自发地组织成排,柱和3D晶格,而不会像球体一样对称。这打破了自然的空间对称性,这坚持认为所有地方都是等效的。知道这一点,威尔西克教授提出了数学证明,表明结晶物的原子可以定期形成及时重复的晶格,但不会消耗或产生任何能量。他们将返回“基础状态”,然后重新开始该过程。这样的系统将打破时间翻译对称性(TTS),这是物理学中的另一个基本对称性。这个想法似乎很奇怪,但是由于它具有同行评审的证据,因此其他科学家被迫考虑这一点。如果实验者能够真正地提出理论物理学家提出的思想,那么时间晶体的存在将阐明时间本身的本质,可能会将相对论与量子力学的理论调和。
在巴黎的自然历史博物馆展示的红色氟晶体。照片由帕特里克·科瓦里克(Patrick Kovarik)/法新社/盖蒂图像。
现在,来自加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校和微软研究实验室Q的实验科学家发表了一篇论文,并解释了如何可能进行对称性的时间晶体。他们坚持认为“显式”和“自发”对称性破坏之间存在差异。
“如果对称性明确折断,那么自然定律就不再具有对称性;自发的对称性破坏意味着自然定律具有对称性,但自然选择了一种状态。
基本上,大自然可以选择异常。科学家预测,这种破碎的对称性可能会在他们称为“浮标 – 体型裂开的驱动系统”的量子系统中发生。他们有一个实验来创建这些实验。
“与实验研究小组合作,我们正在探索在冷原子气体系统中实现浮quet时间晶体的可能性,” Microsoft Station Q和UCSB的合着者Chetan Nayak说。
他们计划使用大型的被困原子,被困的离子或超导码头来创建一个时间晶体,然后观察它并随着时间的推移测量其变化。
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