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(2024-07-14 16:39:55)
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科学家们从膨胀到比正常大数百倍的原子创造诡异的“时间晶体”
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通过将原子吹大到它们大小的几百倍，研究人员已经能够制造另一种行为古怪的时间晶体。
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一个原子核的彩色图像。.
物理学家已经将通常大小的原子吹大到数百倍来创造一个曾经被认为是不可能的异域物质的壮观版本。
这种被称为一个时间晶体的奇怪物质相被通过向铷原子发射激光直到它们膨胀成一个激发的形式为止。
通过这样做，研究人员说他们为探索神秘晶体的属性开辟了一条新途径，这些晶体在两种似乎没有结束永远移动从不丧失任何能量状态之间周期的循环。
7月2日发表在《自然物理学》杂志上的这项新技术也可以帮助科学家来建造更好的量子计算机。
合著者、维也纳大学物理学家托马斯珀尔在一份声明中说，“我们在这里创建了一个新系统，为加深我们的时间晶体现象的理解以一种来非常接近弗朗克维尔泽克（Frank Wilczek）的最初想法的方式提供一个强大的平台”。
2012年由诺贝尔物理学奖获得者维尔泽克首次提出，时间晶体是在时间中重复的粒子，就像其他晶体（如食盐或钻石）在空间中重复一样。.
这对物理学家是令人兴奋的。通常，物理学的法则跨空间和（在大多数案例中）时间是对称的，无论它们的在空间和时间中的方向创造是同一的结果。
但晶体打破这种对称性，将它们自己排列在一个优先喜欢的空间方向中。这意味着即便物理法则仍然是对称的，但它们依靠它们作用在晶体上的方向创造不同的结果。
以晶体在空间中打破对称性一样的方式，时间晶体在时间中打破它们。它们存在于由量子力学许可的可能的最低能量中，在两种状态之间振荡不用减慢下来。
这些惊人的属性已经导致许多人声称时间晶体是违反热力学第二定律的永动机，但不是这种情况。被激光驱动的晶体只是不能失去或获得能量——所有击中它们的激光的光做的是造成它们重复它们的两步穿梭。这意味着就像许多只包含少数原子的系统一样，第二定律不适用于它们。
自维尔泽克的提出以来许多时间晶体已经被制造，每个晶体都为这个奇异的物质相提供它们自己的独特窗口。为构建他们的时间晶体，这项新研究背后的研究人员转向了被激发成被称为里德伯格（Rydberg）态的铷原子。
通过向装满铷原子的一个玻璃容器发射激光，物理学家用成吨过能量泵了这种气体。激光的光激发了在原子内发现的电子，造成它们的原子核和电子外壳之间的空间膨胀到它们通常大小的数百倍。这使某些非常有趣的事情发生。
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珀尔说，“如果在我们的玻璃容器中的原子被以这种里德伯格态准备好并且它们的直径变得宏大，那么这些原子之间的力也会变得非常大。而这反过来改变了它们与激光的相互作用。如果你选择激光的光以这样一种它能够同时激发在每个原子中的两个不同里德伯格态，那么造成两个原子态之间的自发振荡的一个反馈回路产生，这反过来也导致振荡光吸收。”
换句话说，玻璃盒子内一块时间晶体已经出现了。
珀尔补充道，“这实际上是一个其中没有特定的节奏被施加在系统上的静态实验，光和原子之间的相互作用总是一样的，激光束有一个恒定的强度。但令人惊讶的是原来是到达玻璃单元另一端的强度开始以高度有规则的模式振荡” 。
现在他们已经创造了他们的新型的时间晶体，研究人员将继续对它进行实验，并为进一步应用测试它。他们已经建议它可被用来创建新的高灵敏度传感器，同时帮助科学家更好的理解量子同步化——一种其中多个量子系统能被弄得同相行动的现象，这将帮助开发更好的量子计算机。
https://www.livescience.com/physics-mathematics/scientists-create-weird-time-crystal-from-atoms-inflated-to-be-hundreds-of-times-bigger-than-normal
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