Cristalele de timp sunt „imposibile”, dar sunt supuse fizicii cuantice

Cristalele de timp au fost considerate de mult timp imposibile, deoarece mișcarea lor perpetuă pare să sfideze legile fizicii. Cu toate acestea, folosind fizica cuantică Oamenii de știință nu numai că au creat cristale de timp, dar acum arată și că au potențialul de a alimenta dispozitive utile în viitor.

Oamenii de știință au creat primul sistem „cristal de timp” cu două corpuri într-un experiment care pare să deformeze legile fizicii.

Acest lucru vine după ce aceeași echipă a asistat recent la prima interacțiune a unei noi etape a problemei.

S-a crezut mult timp că cristalele de timp sunt imposibile, deoarece sunt formate din atomi în mișcare fără sfârșit. Descoperirea publicată astăzi (2 iunie 2022) în jurnal Comunicarea naturiiarată că nu numai că pot fi create cristale de timp, dar că acestea pot fi transformate în dispozitive utile.

Cristalele temporale diferă de cristalele standard – cum ar fi mineralele sau rocile – care constau din atomi aranjați într-un model care se repetă în mod regulat în spațiu.

Dezvoltate pentru prima dată în 2012 de laureatul Nobel Frank Wilczek și definite în 2016, cristalele de timp prezintă proprietatea particulară de a fi staționare, repetându-se mișcarea în timp, în ciuda faptului că nu există niciun input extern. Atomii săi oscilează constant, se rotesc sau se mișcă mai întâi într-o direcție, apoi în cealaltă.

Cercetătorii au răcit superfluid lichid heliu-3 la aproape zero absolut (minus 273,15 grade Celsius) în interiorul acestui frigider rotativ, creând de două ori cristale și ținându-le la îndemână. Credit imagine: © Universitatea Aalto / Mikko Raskinen

Fellow EPSRC Dr. Samoli Ooty, autorul principal de la Departamentul de Fizică de la Universitatea Lancaster, a explicat: „Toată lumea știe că mașinile cu mișcare perpetuă sunt imposibile. Cu toate acestea, în fizica cuantică, mișcarea perpetuă este OK atâta timp cât închidem ochii. Alunecând prin ele. din această crăpătură putem face cristale de Timp.

„Se pare că punerea celor doi împreună funcționează frumos, chiar dacă cristalele de timp nu au fost prezente în primul rând. Și știm deja că sunt prezente și la temperatura camerei.”

„Sistemul cu două niveluri” este un element fundamental al unui computer cuantic. Cristalele de timp pot fi folosite pentru a construi dispozitive cuantice care funcționează la temperatura camerei.

O echipă internațională de cercetători de la Universitatea Lancaster, Royal Holloway Londra, Institutul Landau și Universitatea Aalto În Helsinki, cristalele de timp au fost observate folosind heliu-3, un izotop rar de heliu din care lipsește un neutron. Experimentul a fost realizat la Universitatea Aalto.

Au răcit superfluidul heliu-3 la aproximativ o zecime dintr-o mie de grade[{” attribute=””>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w