Tveimur árum eftir hugmynd kristalla vísindamenn tímann, opna nýtt rými
'Verkið tekur á nokkrum af grundvallarspurningum um eðli efnis.'
Prófessor Shivaji Sondhi Tveir hópar vísindamanna, með aðsetur við Harvard háskólann og háskólann í Maryland, greindu frá því í Nature 9. mars að þeir hefðu búið til „tímakristalla“: eitthvað sem virðist beint úr vísindaskáldskap, með mannvirkjum þar sem frumeindum og sameindum er raðað í rúm og tíma. .
Fræðilegur grunnur fyrir tilvist tímakristalla var stofnaður árið 2015 af prófessor Shivaji Sondhi, fræðilegum eðlisfræðingi við Princeton, þáverandi framhaldsnema hans Vedika Khemani (sem einnig var hluti af Harvard teyminu sem birti í Nature) og Achilleas Lazarides og Roderich Moessner frá Max Planck stofnuninni í Dresden, Þýskalandi.
Í tölvupóstsviðtali útskýrði prófessor Shivaji Sondhi fyrir Anuradha Mascarens mikilvægi þess að byggja upp flokk kristalla sem áður var talið ómögulegt að búa til.
Hvað eru tímakristallar? Hvers vegna er mikilvægt að þeir hafi verið búnir til?
Tímakristallar eru kerfi þar sem hlutverk rúms í venjulegum kristöllum er skipt út fyrir tíma. Í venjulegum kristöllum sýnir mjög mikill fjöldi atóma — í grundvallaratriðum óendanlegur fjöldi — tíðni í geimnum; í tímakristöllum sýna þeir tíðni í tíma. Mikilvægi þeirra er fólgið í því að tímanum er skipt út fyrir rúmið - sem er nýtt og gerir hugmynd nóbelistans Frank Wilczek að veruleika. Hugmyndin um tímakristalla er upprunninn hjá Wilczek við Massachusetts Institute of Technology árið 1975. Í venjulegum kristal, eins og matarsalti, er atómum raðað í endurtekið mynstur. Samskipti milli aðliggjandi atóma halda kristalnum stífum og koma í veg fyrir að hann leysist upp í ekki neitt við minnsta hristing. Ættu þá ekki líka að vera til kristallar sem brjóta þýðingarsamhverfu í tíma? Atóm hreyfast í tíma, en í stað þess að hreyfast á fljótandi eða samfelldan hátt, hreyfast þau reglulega. Það var hugmynd sem leiddi til deilna um hvort slíkir kristallar gætu verið til.
VENJULEGIR KRISTALLAR vs TÍMAKRISTALLAR: Princeton vísindamenn veittu fræðilegan skilning sem leiddi til sköpunar tímakristalla sem tveir hópar vísindamanna sögðu frá í Nature. Mynd: Emily Edwards, University of Maryland í gegnum fréttatilkynningu Princeton University. Hvernig breytir nýja uppgötvunin hugsunarhætti um efni?
Verkið tekur á nokkrum af grundvallarspurningum um eðli efnis. Venjulega hugsar maður um efni í jafnvægi - hvernig það sest þegar það er látið ósnert. Þau sem hafa verið búin til fela í sér stöðug samskipti við umheiminn og samt komumst við að því að þau geta sýnt mjög áberandi hegðun sem er stærðfræðilega nákvæm. Þetta er nýtt fyrir skammtakerfi.
Hvernig urðu tímakristallarnir til? Hvað eftir þessa uppgötvun?
Verk okkar uppgötvuðu nauðsynlega eðlisfræði hvernig tímakristallar virka. Uppgötvunin byggir á hópi þróunar sem snýr að því hvernig við skiljum flókin kerfi inn og út úr jafnvægi - sem er mjög mikilvægt fyrir hvernig eðlisfræðingar útskýra eðli hversdagsleikans. Báðar tilraunirnar byggja á mikilli vinnu undanfarinn áratug og meira á að stjórna litlum skammtakerfum. Svo á meðan þeir létu þetta líta út fyrir að vera auðvelt, þá var mikil vinna að baki. Bæði blöðin hafa 26 höfunda á milli! Sem afleiðing af þessum fræðilegu rannsóknum tóku tveir hópar tilraunamanna að reyna að smíða tímakristalla á rannsóknarstofunni. Harvard-teymið notaði tilraunauppsetningu sem fól í sér að búa til gervigrindur í tilbúnum demanti. Önnur nálgun við háskólann í Maryland notaði keðju hlaðna agna sem kallast ytterbíumjónir.
Ég held að við munum sjá fleiri nýja fasa efnis framleidd með tilraunavinnu af þessu tagi. Þeir verða ekki allir tímakristallar en þeir munu deila þeim eiginleika að þeir séu ekki til ef efni er látið í friði. Þeir geta líka að lokum hjálpað til við að vernda upplýsingar í framúrstefnulegum tækjum sem kallast skammtatölvur.
(Ritstýrt brot úr viðtali)
Deildu Með Vinum Þínum:
