비닐 레코드와 마찬가지로, 시간 크리스탈의 이상한 개념은 패션으로 되돌아 가고 있습니다. 2012 년, 노벨상 수상한 물리학자는 양자 입자 시스템의 특성이 에너지를 첨가하지 않고도 공간에서 반복되는 수준의 원자 패턴이 시간에 순환 할 수 있다고 제안했다. 그러나 다른 사람들은 곧 그러한 일이 불가능하다고 말한 "아니오 정리"를 증명했으며 연구자들이 곧 실험실에서 보여준 시간 결정에 대한 덜 환상적인 정의로 대체했습니다. 그러나 지금, 두 물리학자는 시간 결정의 원래 개념이 결국 이론적으로는 가능하다는 것을 보여주었습니다.
케임브리지에있는 매사추세츠 주립 공과 대학의 이론 물리학자인 프랭크 윌크 제크 (Frank Wilczek)는“맞지 않는다고 생각한다. 새로운 계획은 " '아니요'를 돌아 다니는 한 가지 방법입니다."그러나 시스템을 실험적으로 실험적으로 깨닫는 것은 매우 어려울 수 있다고 다른 물리학 자들은 말합니다.
.물리학에서는 패턴이 어디에도 발생하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 결정질 고체에서, 원자 사이의 힘은 원자의 위치 또는 이들 사이의 거리를 명시 적으로 지정하지 않습니다. 그러나 원자를 지상 상태로 식히고 체커 보드의 사각형과 같은 반복 패턴으로 묶습니다.
Wilczek은 유사한 물리학을 통해 시스템이 우주 대신 측정 가능한 시간에 반복되는 지상 상태를 가질 수 있는지 궁금해했습니다. 2012 년 에이 주제에 관한 그의 두 논문은 연구의 혼란을 유발했습니다. 그러나 2015 년에 이론적 물리학 자 Haruki Watanabe와 Masaki Oshikawa는 현재 도쿄 대학교에 있으며 엄격하게 말하면 시간 결정이 불가능하다는 것을 증명했습니다. 소위 열역학적 평형에서 분리 된 시스템의 가장 낮은 에너지 상태는 정적이어야했다.
그러나 다른 연구자들은 Wilczek의 아이디어를 확장했으며, 스윙에 밀려 난 어린이와 같은 에너지로 반복적으로 자극을받는 시스템은 개별 시간 크리스탈이라고 불리는 새로운 행동을 보여줄 수 있다고 밝혔다. 이러한 주기적으로 동요 된 시스템은 종종 외부 자극의 배수 인 주파수에서 진동합니다. 그러나, 시스템 내에서의 상호 작용은 외부 빈도의 절반에 반응 할 수 있다고 연구원들은 부모가 밀리는 빈도의 절반에서 이상하게 스윙하는 것처럼 예측했다.
.그 효과는 현실 세계에서 나타났습니다. 예를 들어, 2017 년에 College Park에있는 메릴랜드 대학교의 실험 물리학자인 Christopher Monroe와 동료들은 체인으로 배열 된 10 개의 회전 루비듐 이온이있는 개별 시간 크리스탈을 생산했습니다. 자기 상호 작용을 통해 이온은 반대 방향으로 가리키는 경향이 있으며, 소음은 무작위로 울부 짖습니다. 그러나 전자 레인지의 펄스로 이온을 자극함으로써 연구원들은 스핀 패턴을 잠그면서 펄스의 절반의 절반으로 뒤집을 수 있습니다.
이제 영국의 엑서 터 대학교의 아이슬란드 대학교 아이슬란드 대학교의 이론 물리학 자 Valerii Kozin은 적어도 이론적으로는 Wilczek의 독창적 인 아이디어에 더 가까운 시스템을 구성 할 수 있음을 증명했습니다. 그렇게하기 위해, 그들은 와타나베와 오시카와의 노크 정리의 구내 중 하나를 버리며, 이는 전기 및 자기 힘의 경우와 마찬가지로 입자들 사이의 상호 작용의 강도가 멀리 떨어져 사망한다는 가정에 달려 있습니다. 대조적으로, Kozin과 Kyriienko는 이론적으로 Monroe의 이온과 같은 회전 입자의 경우를 분석합니다.
이러한 장거리 상호 작용 으로이 시스템은 추가 에너지가 필요하지 않은 시간 결정 접지 상태를 가질 수 있다고 연구원들은 물리 검토 편지 에보고합니다. . "우리가 보여주는 것은 반대 방향이 아닌 허점이다"라고 Kyriienko는 말한다.
가정 된 시간 결정 상태는 엄청나게 복잡합니다. 양자 역학 덕분에 각 이온은 동시에 위아래로 회전 할 수 있으며, 시간 결정은 모든 입자가 동시에 회전하는 상태와 유사합니다. 시간의 시그니처는 미묘하고 측정하기가 어렵습니다. 위 또는 아래를 가리키는 스핀 수의 특정 상관 관계는 시스템이 최소 에너지 상태에서 방해받지 않더라도 제 시간에 진동 할 것입니다.
.Watanabe는 결과가 충격적이지 않다고 말했다. 다른 기반암으로 인해 시스템이 장거리 상호 작용을 할 때 이론적 물리학이 창 밖으로 나가기 때문이다. "나는 장거리 시스템에서 이런 종류의 행동에 너무 놀라지 않을 것"이라고 그는 말했다. "그러나 여전히 콘크리트, 간단한 예제를 갖는 것이 좋습니다."
시스템을 실험적으로 실현할 수 있습니까? 키리 에코는 자신이 희망적이라고 말합니다. "가능해야하지만 도전적인 측정입니다." 먼로는 낙관적이지 않습니다. Monroe는 Kozin과 Kyriienko가 자신의 모델에서 배치하는 장거리 상호 작용은 트랩에서 이온들 사이에서 일하는 것보다 훨씬 더 복잡하다고 말했다. Monroe는“실제로 우리는 그러한 상호 작용을 허용하는 물리적 시스템을 실제로 가지고 있다고 생각하지 않습니다. "하지만 우리는 놀랄 수 있습니다. 그것은 과학의 위대한 것입니다."
