To år efter idéen krystalliserer videnskabsmænd tiden, åbner nyt rum
'Værket behandler nogle af de mest fundamentale spørgsmål om materiens natur.'
Prof. Shivaji Sondhi To grupper af forskere, baseret på Harvard University og University of Maryland, rapporterede i Nature den 9. marts, at de havde skabt 'tidskrystaller': noget tilsyneladende lige ud af science fiction, med strukturer, hvori atomer og molekyler er arrangeret på tværs af rum og tid .
jordan belfort løn
Det teoretiske grundlag for eksistensen af tidskrystaller blev etableret i 2015 af Prof Shivaji Sondhi, teoretisk fysiker ved Princeton, hans daværende kandidatstuderende Vedika Khemani (som også var en del af Harvard-teamet, der udgav i Nature), og Achilleas Lazarides og Roderich Moessner fra Max Planck Instituttet i Dresden, Tyskland.
I et e-mail-interview forklarede professor Shivaji Sondhi til Anuradha Mascarens betydningen af at bygge en klasse af krystaller, som man engang troede var umulige at skabe.
Hvad er tidskrystaller? Hvorfor er det vigtigt, at de er blevet skabt?
Tidskrystaller er systemer, hvor rummets rolle i almindelige krystaller erstattes af tid. I almindelige krystaller viser et meget stort antal atomer - i princippet et uendeligt antal - periodicitet i rummet; i tidskrystaller viser de periodicitet i tid. Deres betydning ligger i denne udskiftning af rum med tid - som er ny, der realiserer en idé fra nobelisten Frank Wilczek. Begrebet tidskrystaller opstod hos Wilczek ved Massachusetts Institute of Technology i 1975. I en almindelig krystal, som bordsalt, er atomer arrangeret i et gentaget mønster. Interaktioner mellem naboatomer holder krystallen stiv og forhindrer den i at opløses til ingenting ved den mindste rystelse. Burde der så ikke også være krystaller, der bryder translationel symmetri med tiden? Atomer bevæger sig i tid, men i stedet for at bevæge sig på en flydende eller kontinuerlig måde, bevæger de sig på en periodisk måde. Det var en idé, der førte til debatter, om sådanne krystaller kunne eksistere.
ALMINDELIGE KRYSTALER vs TIDSKRYSTALER: Princeton-forskere gav den teoretiske forståelse, der førte til skabelsen af tidskrystaller rapporteret i Nature af to grupper af forskere. Billede: Emily Edwards, University of Maryland via Princeton University pressemeddelelse. Hvordan ændrer den nye opdagelse måder at tænke stof på?
Værket behandler nogle af de mest fundamentale spørgsmål om materiens natur. Normalt tænker man på stof i ligevægt - hvordan det sætter sig, når det efterlades uberørt. De, der er blevet skabt, involverer konstant interaktion med omverdenen, og alligevel oplever vi, at de kan udvise meget karakteristisk adfærd, som er matematisk præcis. Dette er nyt for et kvantesystem.
Hvordan blev tidskrystallerne skabt? Hvad efter denne opdagelse?
Vores arbejde opdagede den væsentlige fysik af, hvordan tidskrystaller fungerer. Opdagelsen bygger på en række udviklinger, der kommer ind på spørgsmålet om, hvordan vi forstår komplekse systemer ind og ud af ligevægt - hvilket er centralt vigtigt for, hvordan fysikere forklarer naturen af den daglige verden. Begge eksperimenter bygger på en masse arbejde i det seneste årti og mere på at kontrollere små kvantesystemer. Så selvom de fik det til at se let ud, lå der meget arbejde bag. Begge artikler har 26 forfattere imellem sig! Som et resultat af disse teoretiske undersøgelser begyndte to grupper af forsøgspersoner at forsøge at bygge tidskrystaller i laboratoriet. Det Harvard-baserede hold brugte et eksperimentelt set-up, der involverede at skabe et kunstigt gitter i en syntetisk diamant. En anden tilgang ved University of Maryland brugte en kæde af ladede partikler kaldet ytterbium-ioner.
Jeg tror, vi vil se flere nye faser af stof produceret af denne form for eksperimentelt arbejde. De vil ikke alle være tidskrystaller, men de vil dele den egenskab, at de ikke eksisterer, hvis materien efterlades alene. De kan også i sidste ende hjælpe med at beskytte information i futuristiske enheder kendt som kvantecomputere.
(Redigerede uddrag fra interview)
Del Med Dine Venner:
