کریستال های زمان “غیرممکن” هستند اما از فیزیک کوانتومی پیروی می کنند

2 ژوئن 2022 – توسط دانشگاه لنکستر

محققان ابر سیال هلیوم-3 را تا نزدیک به صفر مطلق (منفی 273.15 درجه سانتیگراد) در داخل این یخچال گردان خنک کردند، جایی که دو کریستال زمان ایجاد و با یکدیگر تماس گرفتند. اعتبار: © دانشگاه آلتو/میکو راسکینن

دانشمندان اولین سیستم دو جسمی “کریستال زمان” را در آزمایشی ایجاد کردند که به نظر می رسد قوانین فیزیک را منحرف می کند.این موضوع پس از آن اتفاق می افتد که همین تیم اخیرا شاهد اولین تعامل فاز جدید ماده بود.

اعتقاد بر این بود که بلورهای زمان غیرممکن هستند زیرا از اتم هایی ساخته شده اند که حرکتی بی پایان دارند. این کشف که در Nature Communications منتشر شد، نشان می‌دهد که نه تنها می‌توان کریستال‌های زمان ایجاد کرد، بلکه پتانسیل تبدیل شدن به دستگاه‌های مفید را نیز دارند.

کریستال‌های زمان با یک کریستال استاندارد – مانند فلزات یا سنگ‌ها – که از اتم‌هایی تشکیل شده‌اند که در یک الگوی تکرارشونده منظم در فضا مرتب شده‌اند، متفاوت هستند.

کریستال های زمان برای اولین بار در سال 2012 توسط برنده جایزه نوبل فرانک ویلچک نظریه پردازی شدند و در سال 2016 شناسایی شدند، کریستال های زمان خاصیت عجیبی را از خود نشان می دهند که در زمان ثابت هستند و بدون ورودی خارجی حرکت می کنند. اتم های آنها به طور مداوم در حال نوسان هستند، می چرخند یا ابتدا در یک جهت و سپس در جهت دیگر حرکت می کنند.

دکتر سامولی اوتی، محقق EPSRC، نویسنده اصلی از گروه فیزیک دانشگاه لنکستر، توضیح داد: “همه می دانند که ماشین های حرکت دائمی غیرممکن هستند. با این حال، در فیزیک کوانتومی تا زمانی که چشمانمان را بسته نگه داریم، حرکت دائمی مشکلی ندارد. ما می توانیم کریستال های زمان بسازیم.”

“به نظر می رسد که قرار دادن دو تا از آنها در کنار هم به زیبایی کار می کند، حتی اگر کریستال های زمان در وهله اول وجود نداشته باشند. و ما از قبل می دانیم که آنها در دمای اتاق نیز وجود دارند.”

یک “سیستم دو سطحی” بلوک اصلی یک کامپیوتر کوانتومی است. از کریستال های زمان می توان برای ساخت دستگاه های کوانتومی که در دمای اتاق کار می کنند استفاده کرد.

یک تیم بین المللی از محققان دانشگاه لنکستر، رویال هالووی لندن، موسسه لاندو و دانشگاه آلتو در هلسینکی، کریستال های زمان را با استفاده از هلیوم-3 که ایزوتوپ کمیاب هلیوم با یک نوترون از دست رفته است، مشاهده کردند. این آزمایش در دانشگاه آلتو انجام شد.

آنها هلیوم-3 ابر سیال را تا حدود یک ده هزارم درجه از صفر مطلق (0001/0 کلوین یا 15/273- درجه سانتیگراد) سرد کردند. محققان دو کریستال زمان را در داخل ابر سیال ایجاد کردند و آنها را لمس کردند. سپس دانشمندان برهم کنش دو کریستال زمان را همانطور که توسط فیزیک کوانتومی توصیف شده است، مشاهده کردند.