Perpetuum mobile jest możliwe! Naukowcom po raz pierwszy udało się z powodzeniem połączyć dwa kryształy czasu

Kategorie: 

Źródło: Dreamstime.com

Fizycy właśnie wykonali zaskakujący krok w kierunku urządzeń kwantowych, które będą wydawać się czymś z dziedziny zaliczanej do fantastyki naukowej. Po raz pierwszy wyizolowane grupy cząstek, które zachowują się jak dziwne stany materii znane jako kryształy czasu, zostały połączone w jeden ewoluujący system, który może okazać się niezwykle przydatny w obliczeniach kwantowych.

 

Po pierwszym zaobserwowaniu interakcji między dwoma kryształami czasu opisanej w artykule sprzed dwóch lat, jest to kolejny krok w kierunku potencjalnego wykorzystania kryształów czasu do celów praktycznych, takich jak kwantowe przetwarzanie informacji. Kryształy czasu, oficjalnie odkryte i potwierdzone zaledwie kilka lat temu, w 2016 roku, były kiedyś uważane za fizycznie niemożliwe. Są fazą materii, bardzo podobną do zwykłych kryształów, ale z jedną dodatkową, szczególną i bardzo specyficzną właściwością.

 

W zwykłych kryształach atomy są ułożone w nieruchomą trójwymiarową strukturę sieciową, podobną do sieci atomowej diamentu lub kwarcu. Te powtarzające się siatki mogą różnić się konfiguracją, ale każdy ruch, jaki wykazują, jest spowodowany wyłącznie czynnikami zewnętrznymi. W czasie kryształy, atomy zachowują się nieco inaczej. Pokazują wzorce ruchu w czasie, których nie da się tak łatwo wytłumaczyć wpływami zewnętrznymi. Te oscylacje – zwane „tykami” – mają stałą i określoną częstotliwość.

 

Teoretycznie kryształy czasu tykają w najniższym możliwym stanie energetycznym – znanym jako stan podstawowy – i dlatego są stabilne i spójne przez długi czas. Jeśli więc struktura zwykłych kryształów powtarza się w przestrzeni, to w czasie kryształy powtarzają się w przestrzeni i czasie, demonstrując w ten sposób maszynę perpetuum mobile stanu podstawowego.

 

Wszyscy wiedzą, że perpetuum mobile są niemożliwe jednak w fizyce kwantowej ciągły ruch jest możliwy. Przekradając się przez tę lukę, możemy tworzyć kryształy czasu. Kryształy czasu, nad którymi pracuje zespół, składają się z quasi-cząstek zwanych magnonami. Magnony nie są prawdziwymi cząstkami, ale zbiorowym wzbudzeniem spinów elektronów, jak fala rozchodząca się w sieci spinów.

 

Magnony powstają, gdy hel-3 – stabilny izotop helu z dwoma protonami i jednym neutronem – schładza się do jednej dziesięciotysięcznej stopnia od zera absolutnego. W tym przypadku powstaje tak zwana faza B cieczy nadciekłej - ciecz o zerowej lepkości i niskim ciśnieniu. W tym środowisku kryształy czasu tworzą się jako przestrzennie oddzielne kondensaty Bosego-Einsteina, z których każdy składa się z bilionów quasi-cząstek magnonów.

 

Kondensat Bosego-Einsteina powstaje z bozonów schłodzonych tylko ułamek powyżej zera bezwzględnego (ale nie do zera bezwzględnego, przy którym atomy przestają się poruszać). Powoduje to, że schodzą do najniższego stanu energetycznego, poruszają się niezwykle wolno i zbliżają się na tyle blisko, aby nakładały się na siebie, tworząc chmurę atomów o wysokiej gęstości, która działa jak pojedynczy „superatom” lub fala materii.

 

Kiedy pozwolono, aby dwa kryształy czasu zetknęły się ze sobą, wymieniły się magnonami. Ta wymiana wpłynęła na fluktuacje każdego z kryształów czasu, tworząc pojedynczy system z możliwością funkcjonowania w dwóch dyskretnych stanach. W fizyce kwantowej obiekty, które mogą mieć więcej niż jeden stan, istnieją w mieszaninie tych stanów, dopóki nie zostaną określone przez precyzyjny pomiar. Zatem posiadanie kryształu czasu, który działa w dwóch stanach, zapewnia bogaty wybór jako podstawę technologii kwantowych.

 

Kryształy czasu wciąż nie są używane jako kubity, ponieważ najpierw trzeba rozwiązać znaczną liczbę problemów. Ale szczegóły zaczynają się układać. Na początku tego roku inna grupa fizyków ogłosiła, że ​​udało im się stworzyć tymczasowe kryształy w temperaturze pokojowej, których nie trzeba izolować od otoczenia.

 

Bardziej złożone interakcje między kryształami czasu i precyzyjna kontrola nad nimi będą wymagały dalszego rozwoju, podobnie jak obserwacja oddziałujących kryształów czasu bez potrzeby stosowania chłodzonych nadcieczy. Ale naukowcy są optymistami.

 

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Communications. 

@innemedium Naukowcy zdołali połączyć dwa kryształy czasu! #ciekawostki #dlaciebie #nauka #badania ♬ dźwięk oryginalny - innemedium

Ocena: 

1
Średnio: 1 (1 vote)
Dodaj komentarz

loading...

Skomentuj