科學家觀察到能彼此相互作用的「時間晶體」,可以比原子鐘更精確

2020-08-27 科技全頻

「控制兩個時間晶體的相互作用是一項重大成就。」

甚至在十年前,科學家還發現了一種奇異的新物質狀態,其中原子以重複的模式排列自己,類似於您在晶體金屬或巖石中發現的狀態。

但是這些原子不僅隨空間排列,而且隨著時間的流逝也不斷運動。這就是他們如何獲得夢幻般的名字的原因:「時間晶體」。

自從第一次合成時間晶體以來,這種罕見現象只出現了幾次。但是現在,一個國際研究人員團隊取得了下一個突破:他們已經觀察到兩個時間晶體相互作用。

「控制兩個時間晶體的相互作用是一項重大成就,」 發表在《自然材料》雜誌上的一篇有關該工作的文章的主要作者蘭卡斯特大學的薩姆利·奧蒂在一份聲明中說。「在此之前,沒有人在同一系統中觀察到兩個時間晶體,更不用說它們相互作用了。」

這意味著我們可能要在原子鐘內實際利用時間晶體方面邁出一步。通過使用微小的頻率變化,原子鐘比標準時鐘更精確地測量時間,並且已用於創建GPS。

該小組還建議,他們的實驗證明時間晶體「服從了量子力學的一般動力學」,應該進一步研究它們是否可以應用於量子信息處理領域。

為了進行觀察,研究小組觀察到一種稀有的氦同位素,稱為Helium-3,它缺少一個中子,距離絕對零(-273.15攝氏度)的十分之一度以內。在這些寒冷的溫度下,氦會形成「超流體」,就像粘度為零的液體一樣。

在這種狀態下,研究人員創造了兩個時間晶體,並使它們彼此接觸。他們第一次觀察到粒子從一種晶體來回流向另一種晶體。在物理學中,這就是所謂的「約瑟夫森效應」(Josephson effect)-當電流不間斷地流動而沒有施加任何電壓時,通常是在兩個或多個超導體上觀察到的。

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