研究人员制造出寿命比以前长数百万倍的时间晶体
科学家们在量子物理学领域取得了一项重大进展，他们制造出了寿命比以前长数百万倍的时间晶体。这一发现验证了诺贝尔奖获得者弗兰克-威尔切克（Frank Wilczek）在2012年对时间晶体的理论预测，证明了在没有周期性外部影响的系统中存在周期性行为。
研究人员成功延长了时间晶体的寿命，证实了弗兰克-威尔切克（Frank Wilczek）提出的一个理论概念。这标志着量子物理学向前迈出了重要一步。
多特蒙德工业大学的一个研究小组最近成功地制造出了一种非常耐用的时间晶体，它的寿命比以前的实验所显示的要长几百万倍。通过这一研究，他们证实了诺贝尔奖获得者弗兰克-威尔切克（Frank Wilczek）大约在十年前提出的一个极其有趣的现象，而这一现象已经出现在科幻电影中。 这项研究成果现已发表在《自然-物理》杂志上。
空间晶体，是原子在大长度尺度上的周期性排列。这种排列赋予了晶体迷人的外观，就像宝石一样具有光滑的切面。物理学通常把空间和时间放在同一层面上处理，例如在狭义相对论中，麻省理工学院（MIT）物理学家、诺贝尔物理学奖获得者弗兰克-威尔切克（Frank Wilczek）在2012年提出了一个假设：除了空间中的晶体，时间中也一定存在晶体。他说，要做到这一点，它们的一个物理特性必须在时间上自发地开始发生周期性变化，即使系统没有经历相应的周期性干扰。
看似火焰的是对新时间晶体的测量：每个点都对应一个实验值，从而得出时间晶体核自旋极化周期性动态的不同视图。图片来源：Alex Greilich/多特蒙德大学
这种时间晶体是否可能存在，几年来一直是科学界争论不休的话题，但很快就出现在电影院里：例如，在漫威影业出品的电影《复仇者联盟：终局之战》（2019）中，时间晶体就扮演了核心角色。从 2017 年起，科学家们开始在少数场合成功展示了潜在的时间晶体。
Alex Greilich 博士在多特蒙德工业大学物理系凝聚态物质研究中心工作。资料来源：多特蒙德工业大学
然而，与威尔切克最初的想法不同的是，这些系统受到具有特定周期性的时间激发，但随后又以两倍长的周期发生反应。2022 年，在玻色-爱因斯坦凝聚态中才展示了一种晶体，虽然激发与时间无关，即恒定不变，但它在时间上表现出周期性。不过，这种晶体的寿命只有几毫秒。
亚历克斯-格雷利希博士领导的多特蒙德工业大学物理学家现已设计出一种由砷化镓铟制成的特殊晶体，在这种晶体中，核自旋充当了时间晶体的储存器。晶体在持续光照下，通过与电子自旋的相互作用形成核自旋极化。正是这种核自旋极化自发地产生了振荡，相当于时间晶体。
目前的实验结果表明，这种晶体的寿命至少为 40 分钟，比迄今为止证明的寿命长 1000 万倍，而且有可能存活得更长。
通过系统地改变实验条件，可以在很大范围内改变晶体的周期。然而，也有可能进入晶体"熔化"的区域，即失去周期性的区域。这些区域也很有趣，因为这时会表现出混沌行为，这种行为可以维持很长时间。这是科学家们第一次能够利用理论工具来分析这类系统的混沌行为。
编译来源：ScitechDaily
