Doğanın birçok ritmi vardır: mevsimler Dünya’nın güneşin etrafındaki hareketinden kaynaklanır, bir sarkaç saatinin işaretlenmesi sarkaçının salınımından kaynaklanır. Bu fenomenler çok basit denklemlerle anlaşılabilir. Bununla birlikte, düzenli ritimler, harici bir saat olmadan, birçok parçacığın karmaşık etkileşimi yoluyla tamamen farklı bir şekilde ortaya çıkabilir. Tekdüze bozukluk yerine, sabit bir ritim ortaya çıkar – buna “zaman kristali” denir.
Tu Wien (Viyana) tarafından yapılan hesaplamalar, bu tür zaman kristallerinin daha önce düşündüğünden tamamen farklı bir şekilde üretilebileceğini göstermektedir. Daha önce bu tür fenomenlerin ortaya çıkması için zararlı olduğu düşünülen parçacıklar arasındaki kuantum fiziksel korelasyonları aslında zaman kristallerini stabilize edebilir. Bu, çok parçacık sistemlerinin kuantum fiziğine şaşırtıcı yeni bir fikir.
Bulgular dergide yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.
Uzay kristalleri ve zaman kristalleri
Bir sıvı donduğunda, parçacıklar mekansal sıralarını değiştirir: sıvıda, yapı olmadan çılgınca ve rastgele hareket ederler. Sıvı donduğunda, tek tek parçacıkların çok düzenli bir desende çok özel yerlerde bulunduğu bir kristal oluşur. Bir sıvı her yerde aynı görünür, her yerde aynı özelliklere sahiptir ve her yönde tamamen simetriktir. Bununla birlikte, bir kristalde, bu simetri kırılır: aniden düzenli bir yapı vardır, diğer yönlerden farklı bir yön vardır.
Bu tür simetri kırılması da zamanında meydana gelebilir mi? Bir kuantum sisteminin başlangıçta zamanında düzensiz olması, zamandaki her noktanın birbiriyle aynı olması, ancak yine de geçici bir düzen ortaya çıkması mümkün müdür?
Kuantum dalgalanmaları: zararlı mı yoksa kullanışlı mı?
Prof. Thomas Pohl’ın ekibindeki doktora tezi için araştırma yapan Tu Wien teorik Fizik Enstitüsü’nden Felix Russo, “Bu soru, on yılı aşkın bir süredir kuantum fiziğinde yoğun araştırmalar oldu” diyor. Aslında, zaman kristallerinin mümkün olduğu gösterilmiştir-ritim dışarıdan dayatılmadan zamansal bir ritmin kurulduğu sistemler.
Russo, “Bununla birlikte, bunun sadece kuantum fiziğinde kaçınılmaz olan rastgele dalgalanmaları hesaba katmadan fiziği ortalama değerlerle iyi tanımlanabilen kuantum gazları gibi çok spesifik sistemlerde mümkün olduğu düşünülüyordu.” “Şimdi, daha önce zaman kristallerinin oluşumunu önlediği düşünülen parçacıklar arasındaki kuantum fiziksel korelasyonlar olduğunu gösterdik.
Parçacıklar arasındaki karmaşık kuantum etkileşimleri, tek tek parçacıklar seviyesinde açıklanamayan kolektif davranışa indükler – söndürülmüş bir mumdan dumanın bazen normal bir dizi duman halkası oluşturabileceğine benzer; Ritmi dışarıdan dikte edilmeyen ve tek duman parçacıklarından anlaşılamayan bir fenomen.
Lazer kafesindeki parçacıklar
Russo, “Lazer ışınları tarafından yerinde tutulan iki boyutlu bir parçacık kafesini araştırıyoruz” diyor. Diyerek şöyle devam etti: “Ve burada kafesin durumunun salınmaya başladığını gösterebiliriz – parçacıklar arasındaki kuantum etkileşimi.”
Araştırma, kuantum çok gövdeli sistemlerin teorisini daha iyi anlama fırsatı sunuyor-yeni kuantum teknolojilerinin veya yüksek hassasiyetli kuantum ölçüm tekniklerinin yolunu sunuyor.
