In einem neuen Experiment erzeugen Wissenschaftler zwei temporäre Kristalle in einer Supraflüssigkeit und bringen sie in Kontakt.
Zeitkristalle galten lange Zeit als unmöglich, weil ihre kontinuierliche Bewegung den Gesetzen der Physik zu widersprechen scheint. Mithilfe der Quantenphysik haben Wissenschaftler jedoch nicht nur Zeitkristalle geschaffen, sondern zeigen nun, dass sie das Potenzial haben, in Zukunft nützliche Geräte mit Energie zu versorgen.
Wissenschaftler haben das erste „Zeitkristall“-System aus zwei Körpern in einem Experiment geschaffen, das die Gesetze der Physik zu verdrehen scheint.
Dies geschieht, nachdem dasselbe Team kürzlich die erste Interaktion einer neuen Phase der Angelegenheit miterlebt hat.
Jeder weiß, dass Perpetuum mobile unmöglich sind. In der Quantenphysik ist Perpetuum Mobile jedoch in Ordnung, solange wir unsere Augen schließen. Indem wir uns durch diesen Riss schleichen, können wir Zeitkristalle erschaffen.“ – DR. Samuli Autti
Zeitkristalle galten lange Zeit als unmöglich, weil sie aus Atomen in endloser Bewegung bestehen. Die heute (2. Juni 2022) in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichte Entdeckung zeigt, dass Zeitkristalle nicht nur hergestellt, sondern auch zu nützlichen Geräten werden können.
Zeitkristalle unterscheiden sich von Standardkristallen wie Mineralien oder Steinen, die aus Atomen bestehen, die in einem Muster angeordnet sind, das sich regelmäßig im Raum wiederholt.
Erstmals 2012 vom Nobelpreisträger Frank Wilczek entwickelt und 2016 definiert, haben Zeitkristalle die besondere Eigenschaft, stationär zu sein und sich ohne externe Eingabe im Laufe der Zeit zu wiederholen. Seine Atome oszillieren, rotieren oder bewegen sich ständig erst in die eine und dann in die andere Richtung.
Die Forscher kühlten das superflüssige flüssige Helium-3 in diesem rotierenden Kühlschrank auf nahezu den absoluten Nullpunkt (minus 273,15 Grad Celsius), wodurch Kristalle zweimal erzeugt und in Reichweite gehalten wurden. Bildnachweis: © Aalto University / Mikko Raskinen
EPSRC-Stipendiat Dr. Samoli Ooty, Hauptautorin des Department of Physics der Lancaster University, erklärte: „Jeder weiß, dass Perpetuum-Motion-Maschinen unmöglich sind. In der Quantenphysik ist Perpetuum Mobile jedoch in Ordnung, solange wir unsere Augen schließen.“ Diesen Bruch können wir erzeugen Kristalle der Zeit.
„Es stellt sich heraus, dass das Zusammenfügen der beiden wirklich gut funktioniert, obwohl die Zeitkristalle nicht da waren. Und wir wissen, dass sie auch bei Raumtemperatur vorhanden sind.“
Das „zweistufige System“ ist ein Grundbaustein eines Quantencomputers. Zeitkristalle können verwendet werden, um Quantengeräte zu bauen, die bei Raumtemperatur arbeiten.
Ein internationales Forscherteam von der Lancaster University, Royal Holloway in London, dem Landau Institute und der Aalto University in Helsinki hat Zeitkristalle beobachtet, die Helium-3 enthalten, ein seltenes Isotop von neutronenfreiem Helium. Das Experiment wurde an der Aalto-Universität durchgeführt.
Sie kühlten superflüssiges Helium-3 auf etwa ein Zehnteltausend Grad ab[{“attribute=”“>zeroabsolut(00001Ko-27315°C)ElsinvestigadorsvancreardoscristallstemporalsdinsdelsuperfluidielsvanportaratocarAleshoreselscientíficsvanobservarcomelsdoscristallstemporalsinteractuaventalcomdescriulafísicaquàntica[{“attribute=““>absolutezero(00001Kor-27315°C)TheresearcherscreatedtwotimecrystalsinsidethesuperfluidandbroughtthemtotouchThescientiststhenwatchedthetwotimecrystalsinteractingasdescribedbyquantumphysics[{“attribute=”“>zeroabsolut(00001Ko-27315°C)ElsinvestigadorsvancreardoscristallstemporalsdinsdelsuperfluidielsvanportaratocarAleshoreselscientíficsvanobservarcomelsdoscristallstemporalsinteractuaventalcomdescriulafísicaquàntica[{“attribute=““>absolutezero(00001Kor-27315°C)TheresearcherscreatedtwotimecrystalsinsidethesuperfluidandbroughtthemtotouchThescientiststhenwatchedthetwotimecrystalsinteractingasdescribedbyquantumphysics
Referenz: “Nonlinear Two-Level Dynamics of Quantum Time Crystals” 2. Juni 2022, Nature Communications.DOI: 10.1038 / s41467-022-30783-w