Через два года после идеи ученые кристаллизуют время, открывают новое пространство
«В работе рассматриваются некоторые из самых фундаментальных вопросов о природе материи».
Проф. Шиваджи Сонди Две группы исследователей из Гарвардского и Мэрилендского университетов сообщили 9 марта в журнале Nature, что они создали «временные кристаллы»: что-то, казалось бы, прямо из научной фантастики, со структурами, в которых атомы и молекулы расположены в пространстве и времени. .
Теоретическая основа существования временных кристаллов была создана в 2015 году профессором Шиваджи Сонди, физиком-теоретиком из Принстона, его тогдашней аспиранткой Ведикой Хемани (которая также была частью гарвардской команды, опубликованной в Nature), а также Ахиллеасом Лазаридесом и Родерихом Месснером. Института Макса Планка в Дрездене, Германия.
В интервью по электронной почте профессор Шиваджи Сонди объяснил Анурадхе Маскарену важность создания класса кристаллов, создание которого когда-то считалось невозможным.
Что такое кристаллы времени? Почему важно, чтобы они были созданы?
Кристаллы времени - это системы, в которых роль пространства в обычных кристаллах заменяется временем. В обычных кристаллах очень большое количество атомов - в принципе бесконечное число - демонстрируют периодичность в пространстве; в кристаллах времени они показывают периодичность во времени. Их важность заключается в этой замене пространства временем - что является новым, воплощением идеи нобелевского лауреата Франка Вильчека. Концепция временных кристаллов возникла у Вильчека из Массачусетского технологического института в 1975 году. В обычном кристалле, таком как поваренная соль, атомы расположены в повторяющемся узоре. Взаимодействие между соседними атомами делает кристалл жестким и не дает ему раствориться в ничто при малейшем сотрясении. Разве тогда не должны существовать кристаллы, нарушающие трансляционную симметрию во времени? Атомы движутся во времени, но вместо того, чтобы двигаться плавно или непрерывно, они движутся периодически. Это была идея, которая вызвала споры о существовании таких кристаллов.
ОБЫЧНЫЕ КРИСТАЛЛЫ против КРИСТАЛЛОВ ВРЕМЕНИ: Исследователи из Принстона предоставили теоретическое понимание, которое привело к созданию кристаллов времени, о которых в Nature сообщили две группы исследователей. Изображение: Эмили Эдвардс, Мэрилендский университет, из пресс-релиза Принстонского университета. Как новое открытие меняет способ мышления о материи?
В работе рассматриваются некоторые из самых фундаментальных вопросов о природе материи. Обычно думают о материи в равновесии - о том, как она оседает, если ее не трогать. Те, которые были созданы, предполагают постоянное взаимодействие с внешним миром, и тем не менее мы обнаруживаем, что они могут демонстрировать очень своеобразное поведение, которое является математически точным. Это новость для квантовой системы.
Как были созданы временные кристаллы? Что после этого открытия?
Наша работа открыла основы физики того, как функционируют кристаллы времени. Открытие основано на ряде разработок, которые касаются вопроса о том, как мы понимаем сложные системы в состоянии равновесия и вне его, что имеет центральное значение для того, как физики объясняют природу повседневного мира. Оба эксперимента основаны на большом объеме работы, проделанной за последнее десятилетие, и в большей степени по управлению небольшими квантовыми системами. Так что, хотя они и сделали это простым, за этим было проделано много работы. У обеих статей по 26 авторов! В результате этих теоретических исследований две группы экспериментаторов начали попытки построить кристаллы времени в лаборатории. Команда из Гарварда использовала экспериментальную установку, которая включала создание искусственной решетки в синтетическом алмазе. Другой подход в Университете Мэриленда использовал цепочку заряженных частиц, называемых ионами иттербия.
Я думаю, что мы увидим больше новых фаз материи, произведенных подобными экспериментальными работами. Не все они будут кристаллами времени, но у них будет общая особенность, заключающаяся в том, что их не существует, если оставить материю в покое. В конечном итоге они также могут помочь защитить информацию в футуристических устройствах, известных как квантовые компьютеры.
(Отредактированные отрывки из интервью)
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:
