tijd kristallen (vertaald door Google)

gouwepeer

Admin
Medewerker
Administrator
Moderator
Forum lid
#1
Onderzoekers ontdekten tijd kristallen, die zich herhalende patronen die kunnen bewegen zonder een bron van energie.



geologyin.com

Natuurkundigen herhaaldelijk getweaked een groep van ionen eerste voorbeeld van een niet-evenwicht materiaal te maken

Voor de meeste mensen, kristallen betekenen diamant bling, halfedelstenen of misschien de grillige amethist of kwartskristallen geliefd bij verzamelaars.

Nu is het officieel - onderzoekers hebben net gemeld in detail hoe te maken en meten van deze bizarre kristallen. En twee onafhankelijke teams van wetenschappers beweren dat ze hebben eigenlijk gemaakt tijd kristallen in het lab gebaseerd off deze blauwdruk, de bevestiging van het bestaan van een geheel nieuwe vorm van materie.

De ontdekking klinkt misschien vrij abstract, maar het kondigt in een geheel nieuw tijdperk in de natuurkunde - al tientallen jaren hebben we bestudeerd zaak die is gedefinieerd als zijnde 'in evenwicht', zoals metalen en isolatoren.

Maar het is al voorspeld dat er veel meer vreemde soorten materie die er in het heelal die niet in evenwicht zijn, dat we nog niet eens zijn begonnen om te kijken naar, met inbegrip van tijd kristallen. En nu we weten dat ze echt zijn.

Het feit dat we nu het eerste voorbeeld van niet-evenwicht kwestie zou kunnen leiden tot doorbraken in ons begrip van de wereld om ons heen, evenals nieuwe technologieën, zoals quantum computing.

"Dit is een nieuwe fase van de materie, periode, maar het is ook echt cool, want het is een van de eerste voorbeelden van niet-evenwicht zaak", aldus hoofdonderzoeker Norman Yao van de University of California, Berkeley.

"Voor de laatste halve eeuw, hebben we onderzoek gedaan naar evenwicht materie, zoals metalen en isolatoren. We zijn nog maar net beginnen naar een geheel nieuw landschap van niet-evenwicht kwestie te verkennen."

Laten we een stap terug voor een tweede, omdat het concept van de tijd kristallen is nu zweven rond voor een paar jaar.

Eerste voorspeld door Nobelprijswinnaar theoretisch fysicus Frank Wilczek terug in 2012, de tijd kristallen zijn structuren die lijken te bewegen zelfs op hun laagste energietoestand, die bekend staat als een grondtoestand.

Meestal wanneer een materiaal in grondtoestand, ook bekend als nulpunt energie van een systeem, betekent beweging theoretisch onmogelijk, want dat zou vereisen energie verbruiken.

Maar Wilczek voorspeld dat dit misschien niet echt het geval is voor de tijd kristallen zijn.

Normaal kristallen hebben een atomaire structuur die herhalingen in space - net als de koolstof rooster van een diamant. Maar, net als een robijn of een diamant, zijn ze bewegingloos omdat ze in evenwicht in hun grondtoestand.

Maar de tijd kristallen hebben een structuur die zich herhaalt in de tijd, niet alleen in de ruimte. En het houden oscillerende in zijn grondtoestand.

Stel je voor als gelei - wanneer je erop tikt, herhaaldelijk jiggles. Hetzelfde gebeurt in de tijd kristallen, maar het grote verschil is dat de beweging plaatsvindt zonder toevoer van energie.

Een tijd kristal is als voortdurend oscillerende gelei in zijn natuurlijke, grondtoestand, en dat is wat maakt het een geheel nieuwe vorm van materie - non-equilibrium materie. Het is niet in staat om stil te zitten.

Maar het is één ding om deze tijd kristallen bestaan te voorspellen, het is een ander geheel om ze te maken, dat is waar de nieuwe studie komt.

Yao en zijn team hebben nu komen met een gedetailleerde blauwdruk die precies beschrijft hoe te maken en het meten van de eigenschappen van a crystal, en zelfs voorspellen wat de verschillende fasen rond het tijdstip kristallen moet - wat betekent dat ze brachten de equivalent van de vaste, vloeibare en fasen gas voor de nieuwe vorm van materie.
Gepubliceerd in Physical Review Letters, Yao noemt de nota "de brug tussen de theoretische idee en de experimentele implementatie".

En het is niet alleen speculatie, ook niet. Op basis van de blauwdruk Yao, twee onafhankelijke teams - één van de Universiteit van Maryland en één van Harvard - zijn nu volgde de instructies van hun eigen tijd kristallen te maken.

Beide ontwikkelingen werden aangekondigd op het einde van vorig jaar op de pre-print website arXiv.org (hier en hier), en zijn voor publicatie ingediend in peer-reviewed tijdschriften. Yao is een co-auteur van beide artikelen.

Terwijl we wachten op de documenten worden gepubliceerd, moeten we sceptisch over de twee beweert te zijn. Maar het feit dat twee afzonderlijke teams dezelfde blauwdruk hebben gebruikt om de tijd kristallen te maken van zeer verschillende systemen is veelbelovend.

De Universiteit van Maryland tijd kristallen werden door middel van een congalijn 10 ytterbium ionen, allemaal met verstrengelde elektronenspins.

De sleutel tot het draaien van die set-up in een tijd kristal was om de ionen uit evenwicht te houden, en om dat te doen de onderzoekers afwisselend raak ze met twee lasers. Een laser creëerde een magneetveld en de tweede laser gedeeltelijk spins van de atomen omgedraaid.

Vanwege de spins van de atomen zijn verstrengeld, de atomen geregeld in een stabiele, zich herhalend patroon van spin flipping een kristal bepaalt.

Dat was normaal genoeg, maar naar een tijd kristal te worden, moest het systeem tijd symmetrie te breken. En het observeren van de ytterbium atoom conga lijn, de onderzoekers merkten het was iets vreemds te doen.

De twee lasers die periodiek werden duwen de ytterbium atomen produceerden herhaling in het systeem met tweemaal de periode van de duwtjes, iets dat niet kan optreden bij een normale regeling.

"Zou het niet super raar als je de Jell-O jiggled en vond dat een of andere manier gereageerd op een andere tijd?" zei Yao.

"Maar dat is de essentie van de tijd kristal. Je hebt een aantal periodieke bestuurder die een periode van 'T' heeft, maar het systeem een of andere manier synchroniseert, zodat u het systeem oscilleren met een periode die groter is dan 'T' te observeren."

Onder verschillende magnetische velden en laserpulsing, zou crystal verander fase, net als een ijsblokje smelt.

De Harvard tijd kristal was anders. De onderzoekers zetten het op het gebruik van dicht op elkaar gepakte stikstof leegstand centra in diamanten, maar met hetzelfde resultaat.

"Zo'n bereikt op twee wild verschillende systemen vergelijkbare resultaten onderstrepen dat moment kristallen zijn een brede nieuwe fase van de materie, niet alleen een nieuwsgierigheid verbannen naar kleine of eng specifieke systemen", aldus Phil Richerme uit Indiana University, die niet betrokken was bij de studie , in perspectief stuk bij het papier.

"Waarneming van de discrete crystal ... bevestigt dat onderbreking van de symmetrie kan in hoofdzaak alle natuurlijke gebieden en maakt de weg vrij voor een aantal nieuwe mogelijkheden van het onderzoek."


Yao's blauwdruk is gepubliceerd in Physical Review Letters , en je kunt de Harvard crystal papier ziet hier , en de Universiteit van Maryland papier hier .
 
Bovenaan Onderaan