در آزمایشی که غیرممکن به نظر می رسد، فیزیکدانان دو کریستال زمان را با هم ترکیب می کنند


فیزیکدانان سیستمی متشکل از دو کریستال زمان متصل ایجاد کرده‌اند که سیستم‌های کوانتومی عجیبی هستند که در حلقه‌های بی‌پایانی به دام افتاده‌اند که تابع قوانین عادی ترمودینامیک نیستند. با اتصال دو کریستال زمان به یکدیگر، فیزیکدانان می خواستند از فناوری برای ساخت نوع جدیدی از کامپیوتر کوانتومی استفاده کنند.

سامولی اوتی، دانشمند ارشد پروژه در دانشگاه لنکستر در بریتانیا، در ایمیلی به Live Science گفت: «کاوش در مرحله جدیدی از مشکل یک امتیاز نادر است.

از کریستال به کریستال زمان

در زندگی روزمره ما همیشه با کریستال های معمولی از یخ در کوکتل گرفته تا الماس در جواهرات روبرو هستیم. وقتی کریستال ها زیبا هستند، برای فیزیکدانان نشان دهنده شکست تقارن طبیعی است.
قوانین فیزیک در فضا متقارن هستند. این بدان معناست که معادلات اساسی گرانش یا الکترومغناطیسی یا مکانیک کوانتومی به طور یکسان برای تمام حجم های جهان اعمال می شود. آنها همچنین در همه جهات کار می کنند. بنابراین یک آزمایش آزمایشگاهی که ۹۰ درجه می چرخد ​​باید نتیجه یکسانی داشته باشد (البته همه چیز یکسان است).

در سال ۲۰۱۲، فرانک ویلچک، فیزیکدان موسسه فناوری ماساچوست، کشف کرد که قوانین فیزیک نیز دارای تقارن زمانی هستند. این بدان معنی است که هر آزمایشی که در زمان بعدی تکرار شود باید همان نتیجه را ایجاد کند. ویلچکه با کریستال های معمولی مقایسه کرد، اما بعداً تقارن خود به خودی را که در کریستال زمان می شکند نامید. چند سال بعد، فیزیکدان ها بالاخره می توانند یکی بسازند.

اسرار کوانتومی

اوتی می‌گوید: «کریستال زمان به حرکت خود ادامه می‌دهد و به‌طور دوره‌ای در طول زمان بدون محرک‌های خارجی تکرار می‌شود. این امکان پذیر است زیرا کریستال زمان در کمترین حالت انرژی قرار دارد. قوانین اساسی مکانیک کوانتومی از ثابت ماندن حرکت کاملاً جلوگیری می کند و به کریستال های زمان اجازه می دهد در چرخه های بی پایان آن «گیر کنند».

اوتی گفت: «این بدان معناست که آنها دائماً دستگاه را به حرکت در می‌آورند و این کار را غیرممکن می‌کنند.

قوانین ترمودینامیک نشان می‌دهد که سیستم‌های در تعادل بیشتر تمایل به آنتروپی یا بی‌نظمی دارند – یک فنجان قهوه که بیرون نشسته همیشه سرد است، یک آونگ در نهایت از حرکت بازمی‌ماند و یک توپ روی زمین خم می‌شود و در طی آن استراحت می‌کند. اما کریستال زمان با آن مخالفت می کند، یا به سادگی آن را نادیده می گیرد، زیرا به نظر می رسد قوانین ترمودینامیک در مورد آن صدق نمی کند. در عوض، کریستال های زمان تابع مکانیک کوانتومی هستند، قوانینی که بر باغ وحش ذرات زیراتمی حاکم است.

اوتی با اشاره به این واقعیت که شرایط مکانیکی کوانتومی عجیبی برای زمان لازم است، گفت: «در فیزیک کوانتومی، یک ماشین حرکت ثابت تا زمانی که چشمانمان را بسته نگه داریم خوب است و باید فقط با مشاهده حرکت شروع به کند شدن کند». . کریستال ها پس از تعامل با محیط خود (به عنوان مثال، هنگامی که آنها را مشاهده می کنیم) نمی توانند به کار خود ادامه دهند.

این نشان می دهد که فیزیکدانان نمی توانند مستقیماً کریستال های زمان را مشاهده کنند. لحظه ای که آنها سعی می کنند قانون کوانتومی را تماشا کنند که اجازه می دهد شکسته شده و کریستال های زمان متوقف شوند. و این مفهوم فراتر از مشاهده است: هر گونه تعامل به اندازه کافی قوی با محیط خارجی که حالت کوانتومی یک کریستال زمان را از بین می برد، آن را به یک کریستال غیر زمان تبدیل می کند.

اینجاست که تیم Otti مطرح شد و سعی کرد راهی برای تعامل با کریستال‌های زمان کوانتومی از طریق مشاهدات کلاسیک بیابد. در کوچکترین مقیاس، فیزیک کوانتومی غالب است. اما حشرات و گربه ها و سیارات و سیاهچاله ها با قوانین قطعی مکانیک کلاسیک بهتر نشان داده می شوند.

پیوستار از فیزیک کوانتومی تا فیزیک کلاسیک قابل درک نیست. چگونه یکی بودن راز مهمی در فیزیک مدرن است. کریستال زمان بخشی از رابط بین دو جهان است. فکر می‌کردیم می‌توانیم یاد بگیریم که چگونه رابط را حذف کنیم. اوتی با مطالعه جزئیات کریستال های زمان گفت.

میگنون های جادویی

در یک مطالعه جدید، Otti و تیمش از Magnon برای ساخت کریستال های زمان استفاده کردند. مگنون ها “شبه ذرات” هستند که در حالت جمعی گروهی از اتم ها ظاهر می شوند. در این مورد، تیمی از فیزیکدانان هلیوم -۳ – اتم هلیوم با دو پروتون اما فقط یک نوترون – را گرفتند و آن را تا ۱۰۰۰۰ درجه بالای صفر مطلق سرد کردند. که در