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科學(xué)家創(chuàng)造了新的物質(zhì)形式:“時間晶體”

發(fā)布:200713 2017-03-20 23:07 閱讀:1463
研究人員創(chuàng)造了世界上第一個時間晶體,它是一種既具有普通晶體的剛性又具有在正常的時間節(jié)奏的奇特的物質(zhì)狀態(tài)。 %^?3s5PXD  
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  鹽、雪花和鉆石都是晶體,這意味著它們的原子排列成重復(fù)的三維圖案。近日,科學(xué)家們在《自然》雜志上報導(dǎo),他們創(chuàng)造了一種被稱為時間晶體的物質(zhì)的相,在這種晶體中原子以一種在時間上重復(fù)而不是在空間上重復(fù)的模式來運動。 xCp+<|1   
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  時間晶體中的原子永遠(yuǎn)不會穩(wěn)定成所謂的熱平衡狀態(tài)——在熱平衡狀態(tài)下它們都具有相同的熱量。這是一類被稱為非平衡相的廣泛的新物質(zhì)中的第一例子,這類新物質(zhì)很早就已被預(yù)測過,但直到現(xiàn)在為止一直遙不可及。就像探險者登上一個未知大陸一樣,物理學(xué)家們渴望探索這個奇特的新領(lǐng)域。 tZu*Asx7  
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  得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校物理系助理教授Andrew Potter說:“這開啟了一個全新的非平衡相世界。我們采取了我們在過去的幾年里一直在尋找的這些理論方法,并在實驗室中實際制造出它們。很有可能,這只是第一個例子,未來還會有更多。” JlDDM %  
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  物質(zhì)的這些非平衡態(tài)中的一部分可能會有用于在量子計算機中存儲或傳輸信息。 pG F5aF7T  
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  Potter是一個由馬里蘭大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊中的一員,該團(tuán)隊成功地利用元素鐿的離子(帶電原子)創(chuàng)造了第一個時間晶體。通過采用合適的電場,研究人員像魔術(shù)師一樣將這些離子中的10個懸浮在表面上方。接下來,他們用激光脈沖來擊打這些原子,使其翻轉(zhuǎn)。然后他們按著有規(guī)律的節(jié)奏一次又一次地撞擊它們。這就建立起一個在時間上重復(fù)的翻轉(zhuǎn)模式。 k CW!m  
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  重要的是,Potter指出,原子翻轉(zhuǎn)的模式重復(fù)的速度只有激光脈沖的一半。這就像是一秒鐘敲擊兩次鋼琴鍵,但是音符一秒鐘只發(fā)出一個。這個奇怪的量子行為是他和他的同事們預(yù)測的一個特征,并幫助確認(rèn)了該結(jié)果確實是一個時間晶體。 iPY vePQ  
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  除了馬里蘭大學(xué)和德克薩斯大學(xué)奧斯丁分校的研究人員之外,該小組還包括來自美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)學(xué)院,加州大學(xué)伯克利分校和哈佛大學(xué)的研究人員。 ;Ma/b=