Иконка тегов Теги

Иконка подборок Темы

Дата публикации: 13.09.2018; Автор: Евгений; Теги: Кристалл, физика, эксперимент, будущее;

Кристаллы времени

В феврале 2012 года нобелевский лауреат, физик Франк Вилчек, решил выйти на публику со странным и, как ему показалось, слегка неуклюжим предположением. Невозможным в его идее было то, что Вилчек разработал и развил доказательство существования «кристаллов времени» — физических структур, которые движутся по одной и той же схеме, как минута в часах, не затрачивая энергию и не останавливаясь никогда. В отличие от часов и любых других известных нам объектов, кристаллы времени получают энергию для движения не из хранилища, а из разлома в симметрии времени, который представляет собой особую форму вечного движения.

Кристаллы времени

Идею Вилчека физики встретили настороженно. С одной стороны, у нас есть блестящий профессор, известный разработкой экзотических теорий, которые впоследствии вошли в основное русло, к примеру, существование частиц под названием аксионы и анионы, а также обнаруженное свойство ядерных сил, известное как асимптотическая свобода (за которое он получил Нобелевскую премию по физике в 2004 году). С другой стороны, он говорит о вечном движении, которое считается невозможным из-за фундаментальных законов физики, которые сложно обойти. Стала ли его работа величайшим прорывом или же просто логической ошибкой? Якуб Закржевски, профессор физики и глава атомной оптики в Ягеллонском университете в Польше, изучивший исследования Вилчека, сказал просто:

«Я даже и не знаю».

К счастью, технологический прогресс сделал возможным проверку подобной идеи. И в 2016 году американские ученые впервые смогли создать экзотическую структуру — так называемый «временной кристалл», внутри которого время течет не непрерывно, а своеобразными «шагами». Текст исследования размещён на сайте arXiv.org.

Схема экспериментаИдея состояла в том, чтобы создать квантовую систему в виде группы ионов, расположенных кольцом. При охлаждении кольца, как утверждал Монро (а до него и другие ученые), энергетическое состояние всей системы понизится до минимального уровня. Другими словами, в таких условиях система переходит в фазу «основного состояния». Если временная симметрия нарушена, то кольцо должно меняться во времени. Другими словами, вращаться.

Все это — теория. На практике реализовать эту задумку сложнее. О намерении создать кольцо из ионов и проверить справедливость гипотезы временных кристаллов несколько лет назад сообщали ученые из Беркли. Они планировали вводить сотни ионов кальция в камеру небольшого размера. Эту камеру нужно окружить электродами и включить ток. Образующееся электрическое поле позволяет загнать ионы в камеру толщиной примерно в 100 микронов. После чего необходимо «откалибровать» частицы для выравнивания поля. Ионы, отталкиваясь друг от друга, сформировали бы кристаллическое кольцо, распределившись равномерно по внешнему краю камеры. 

Предполагается, что ионы в такой ловушке будут находиться в возбужденном состоянии, но при помощи лазера их кинетическую энергию будут постепенно урезать. По плану, температуру системы необходимо довести до 1 миллиардной градуса выше нуля. После того, как система достигает основного состояния, ученые планировали включить статическое магнитное поле. Это поле, если гипотеза временных кристаллов верна, должно было заставить ионы вращаться. После возвращения ионов к исходной точке в пределах определенного временного периода ученые зафиксировали бы нарушение временной симметрии. 

Монро пошел схожим путем, только для создания кольца он использовал не ионы калия, а ионы иттербия. Сложностью в реализации идеи является то, что предсказать существование частицы в определенное время в определенном месте не представляется возможным. Правда, благодаря андерсоновской локализации появляется исключение в этом правиле, которое можно использовать. Андерсоновская локализация — явление, возникающее при распространении волн в среде с пространственными неоднородностями и состоящее в том, что вследствие многократного рассеяния на неоднородностях и интерференции рассеянных волн становится невозможным распространение бегущих волн; колебания приобретают характер стоячей волны, сконцентрированной (локализованной) в ограниченной области пространства.

Относительно недавно физики изучили группы квантовых частиц, взаимодействующих друг с другом таким образом, что это взаимодействие вынуждает их локализоваться. Монро смог использовать результаты этого исследования для того, чтобы заставить ионы иттербия занять определенные места в определенное время. В результате был создан временной кристалл, и команда Монро, таким образом, доказала возможность нарушения временной симметрии.

По мнению ученых, создание временного кристалла открывает широкие возможности для квантовых вычислений. Например, на основе временных кристаллов можно создать надежную квантовую память и квантовые суперкомпьютеры.

Иконка загрузки

Понравилась публикация?

0

Поделитесь с друзьями


Популярные публикации сайта.

Кристаллы времени

В феврале 2012 года нобелевский лауреат, физик Франк Вилчек, решил выйти на публику со странным предположением. Невозможным в его идее было то, что Вилчек предложил доказательство существования «кристаллов времени».

Сто тысяч человек доказали, что Эйнштейн был неправ

Более ста тысяч добровольцев с помощью игры помогли ученым проверить утверждение Эйнштена о квантовой запутанности частиц. Научная работа об этом опубликована в журнале Nature, кратко о ней сообщает Science Alert.

Британка 20 лет пила колу, чтобы доказать ее безопасность

Жительница Британии в течение 20 лет пила кока-колу ради эксперимента, желая доказать безопасность этого напитка. Донна Ганнер выпивала несколько десятков банок кока-колы в день, превышая суточную норму калорий в два раза. Что из этого вышло?

Как не купить лишнего в магазине?

Случалось ли с вами, что пошли в магазин за хлебом, а вернулись с полными сумками? Исследователи говорят, что в 2/3 купленных товаров нет острой необходимости, а 80 % решений о покупке принимаются именно в магазине. Как не попасться на эту уловку магазина

Медики заставили иммунитет уничтожить рак груди

Молекулярные биологи из США впервые успешно "перепрограммировали" иммунные клетки и заставили их уничтожить опухоль в груди женщины и все ее метастазы. Женщина прожила уже 22 месяца после лечения.

Маньяк, которого не было

До недавнего времени Стюр Бергуолл был самым знаменитым серийным убийцей в Швеции. Он признался в совершении более 30 убийств и был обвинен в восьми из них. Он называл себя Томасом Куиком. Но был ли он настоящим убийцей?

Зарядка дронов в воздухе

Соучредитель компании беспроводных технологий Global Transmission Energy (GET), Уильям Кальман рассказал, что его компания разработала технологию для зарядки дронов в полете с помощью создания электромагнитного энергетического облака.

Разработана «планетарная диета здоровья»

По мнению международной Комиссии EAT-Lancet только разработанная ими Планетарная диета здоровья сможет накормить голодающих, улучшить здоровье населения мира и защитить нашу планету от вредных парниковых выбросов, сохранив ее для будущих поколений.

Растения слышат жужжание пчел

Ученые Тель-Авивского университета опубликовали результаты исследований, которые показывают, что цветы растения Oenothera drummondii под действием звуковых сигналов, воспроизводящих жужжание пчелы, в течение трех минут выделяют более сладкий нектар.

Гусеница,имитирующая змею

В публикации рассказывается о забавном примере мимикрии, когда безобидная гусеница бабочки Hemeroplanes Triptolemus из семейства бражников, чтобы отпугнуть своих врагов и не попасть к птицам на обед, перевоплощается в грозную гремучую змею.

МАЗ-2000 «Перестройка»

Сколько мы уже на страницах сайта рассказывали о различных футуристических проектах в истории. Но с каждым разом оказывается, что это не только не всё, а ещё даже только начало. Пример того — МАЗ-2000 «Перестройка».

Как бороться с хамством?

Как бороться с хамством? На автобусной остановке, в соседнем магазине, в офисе, самолете, на родительском собрании и даже в очереди за билетами в театр — кажется, нам хамят повсюду. Хамство давно стало характерной чертой общества, но как с этим бороться?

Логотип

Мы в Соцсетях:

Мы в TelegramМы ВконтактеМы в ТвиттерМы на фейсбукМы в одноклассниках
Иконка загрузки
История СССР Новости науки и техники О технологиях О психологии Теории заговора Интернет фейки