物理學家首次拍攝到了時間晶體的振盪

物理學家第一次在視頻上捕捉到了神秘的物質狀態。研究小組使用掃描透射X射線顯微鏡，記錄了室溫下由磁振子製成的時間晶體的振盪。他們說，這是對時間晶體研究的重大突破。

“我們能夠證明這種時空晶體比最初的想法更穩健和廣泛地傳播。”波蘭亞當·米基維奇大學的物理學家帕維爾·格魯茲凱基說，“我們的晶體在室溫下會凝結，並且顆粒會與之相互作用，這與孤立的系統不同。此外，它的尺寸已經可以用來處理這種時空性強的時空晶體。這可能會導致許多潛在的應用。”

時間晶體，有時也稱爲時空晶體，直到幾年前才被確認確實存在，正如其名稱所暗示的那樣令人着迷。它們與普通晶體非常相似，但具有其他特性。

在常規晶體中，組成原子以固定的三維網格結構排列——考慮鑽石或石英晶體的原子晶格。這些重複的晶格可以在構造上有所不同，但是在給定的構造中，它們不會移動太多：它們僅在空間上重複。

在時間晶體中，原子的行爲略有不同。它們振盪，首先朝一個方向旋轉，然後朝另一個方向旋轉。這些振盪（稱爲“滴答聲”）被鎖定在有規律的的特定頻率上。因此，在常規晶體的結構在空間中重複，而時間晶體隨着時間的推移晶體在空間和時間中重複。

爲了研究時間晶體，科學家經常使用超冷的玻色-愛因斯坦磁子準粒子的冷凝物。磁振子不是真正的粒子，而是由電子自旋的集體激發所組成，就像通過自旋晶格傳播的波一樣。

由格魯茲凱基和他的同事，德國馬克斯·普朗克智能系統研究所的物理學博士生尼克·特拉格（NickTrger）領導的研究團隊做了一些不同的事情。他們在天線上放置了一條磁坡莫合金，通過它們可以發送射頻電流。

電流在帶材上產生振盪磁場，電磁波從兩端傳播到帶材上。這些波刺激了帶鋼中的磁振子，然後這些運動的磁振子凝結成重複的圖案。

“我們採取了時空上週期性重複出現的磁子模式，發送了更多的馬農，最終它們分散出去。” 特拉格說，“因此，我們能夠證明時間晶體可以與其他準粒子相互作用。還沒有人能夠在實驗中直接顯示這一點，更不用說在視頻中了。”

上面的一段錄像顯示了通過鋼帶傳播的磁波，在德國柏林亥姆霍茲·贊特魯姆（Helmholtz Zentrum）的BESSY II同步加速器輻射設施中，使用MAXYMUS X射線顯微鏡以每秒400億幀的速度拍攝。

時間晶體應在長時間內保持穩定和相干，因爲理論上講，它們以最低的能量狀態振盪。該團隊的研究表明，驅動磁子時間晶體可以輕鬆操縱，從而爲重新配置時間晶體開闢了新途徑。這可以爲一系列實際應用打開物質的狀態。

“常規晶體的應用領域非常廣泛。”馬克斯·普朗克智能系統研究所的物理學家約阿希姆·格拉夫說，“現在，如果晶體不僅可以在空間上而且可以在時間上相互作用，那麼我們將增加可能的應用範圍，特別是在通信、雷達或成像技術上應用，且潛力巨大。”