Времеви кристал

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето

Времеви кристал е понятие предложено в 2012 г. от Франк Уилчек.[1] Това е материална структура, чието поведение във времето е аналог на кристал, доколкото в дискретни периодични моменти състоянието ѝ се повтаря. За обичайните кристали дискретното повторение е в пространството, докато във времето те са постоянни. Промяната от непрекъснатост към дискретност в съвременната физка се описва като понижаване на симетрията или нейно „разрушаване“. Мненията се обединяват около разбирането, че времевият кристал е ново състояние на материята.[2] През 2014 и по-натък са предложени експериментални моделизации, които подкрепят идеята, като са направени и редица уточнения. Експеримент реализиран през 2017 г. понастоящем се приема за нейно потвърждение в действителността.[3]

Проблемът, с който първоначално се сблъсква предложението на Уилчек е, че законът за запазване на енергията е свързан със симетрия във времето.[2]Пребиваването на система в дискретни състояния, което да е устойчиво, както подсказва името „кристал“, предполага минимум на нейната енергия. Преминаване от едно състояние към друго е движение свързано с промяна в енергетичното състояние, така че тя не би могла да е през цялото време в минимум. Отговорът на парадокса е, че системата е едновременно устойчва и неравновесна. Това съчетание е допустимо в микросвета на квантовите явления.

За разбирането на времевите кристали са полезни различни аналогии:

  • перпетуум мобиле с изброим набор от състояния, т.е. система преминаваща от едно състояние в друго без да дисипира енергия.[4]
  • в свръхпроводник протичане на кръгов ток може да продължава неограничено време (т.е. „вечно“)
  • химическите часовници демонстрират периодичност при силно неравновесни условия
  • хореографски кристал[5]

Освен че се разработва активно,[6] темата привлича вниманието и на популяризаторските начинания.[2]

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Wilczek F.,(2012), „Quantum time crystals,“ Phys. Rev. Lett. 109, 1604011
  2. а б в Gibney, Elizabeth (2017), The quest to crystallize time, Nature. 543 (7644): 164 – 166.
  3. Zhang, J, P. W. Hess, A. Kyprianidis, P. Becker, A. Lee,J. Smith, G. Pagano, I.-D. Potirniche, A. C. Potter, A. Vishwanath, N. Y. Yao, and C. Monroe (2017), „Observation of a discrete time crystal,“ Nature 543 (7644),217 – 220, letter.
  4. Ron Cowen, Time Crystals Could Be a Legitimate Form of Perpetual Motion, Sci. Am., Feb. 27, 2012
  5. Boyle, Latham; Khoo, Jun Yong; Smith, Kendrick (2016). „Symmetric Satellite Swarms and Choreographic Crystals“. Physical Review Letters. 116 (1): 015503.
  6. Krzysztof Sacha and Jakub Zakrzewski, Time crystals: a review, Rep. on Prog. in Physics, Vol. 81, N.1