FoodPro Preloader

Kan stoffet sykle gjennom former evig?


Fra Nature magazine Fysiker Frank Wilczek har måttet forsvare sine ideer mer enn en gang under sin lange og feirede karriere. Hans Nobel-prisvinnende arbeid på kvarker, de minste byggeblokkene i saken, ble opprinnelig ansett som litt der ute, sier han. Likevel, Wilczek, som er ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, ble fanget av vakt av alvorlighetsgraden av et angrep på hans siste forslag, kalte en type enhet i uendelig bevegelse en tidskrystall. P

Fra Nature magazine

Fysiker Frank Wilczek har måttet forsvare sine ideer mer enn en gang under sin lange og feirede karriere. Hans Nobel-prisvinnende arbeid på kvarker, de minste byggeblokkene i saken, ble opprinnelig ansett som litt der ute, sier han.

Likevel, Wilczek, som er ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, ble fanget av vakt av alvorlighetsgraden av et angrep på hans siste forslag, kalte en type enhet i uendelig bevegelse en tidskrystall. Patrick Bruno, en teoretisk fysiker ved European Synchrotron Radiation Facility i Grenoble, Frankrike, hevder å ha revet ideen med et matematisk bevis som ble publisert i forrige måned i Fysiske Review Letters .

"Han har gått på krysset, " sier Wilczek. Utrengt, Wilczeck kjemper nå tilbake med et papir han postet 27. august på arXiv preprint-serveren, der han foreslår en ny måte å fysisk implementere ideen på.

Tids krystallet foreslått av Wilczek, er på sitt mest grunnleggende, alt som kan observeres for å bevege seg i et mønster som gjentas med jevne mellomrom over tid uten at energi blir tilført - hovedsakelig en klokke som ticks for alltid uten å bli såret. På en lignende måte som atomene i en hverdags krystall som gjentas i diskrete intervaller i rommet, gjentas en tidskrystals struktur i diskrete intervaller i tide.

Wilczek søker etter et eksempel som støtter hans teori, ved å forestille en superledende ring i sin laveste energistatistikk. Elektroner kan bevege seg gjennom en slik ring uten motstand, som strømmer i en evig strøm som vanligvis er jevn og konstant over tid og dermed mangler en observerbar tegnsetting for tidens gang.

I et papir han publiserte i oktober 2012, tok Wilczek ideen et skritt videre, og fant en ring av kvantepartikler som interagerer med hverandre og danner klumper. Når de blir satt i bevegelse av et svakt magnetfelt, vil disse klumpene svinge på en måte som oppfyller kriteriene for en tidskrystal.

Concept spurte

Brunos papir utfordrer ideen om at et slikt system virkelig er i sin laveste energistatistikk. Han presenterer et matematisk bevis på at ethvert slikt system må få litt energi i utgangspunktet for å begynne å rotere. Men han argumenterer, hvis partiklene ikke har minimal mulig energi, kan de miste noe for å bli mer stabile, og dermed bryte det gjentatte mønsteret av en tidskrystall.

"Min rapport lukker boken om kvantekristaller for en ganske bred klasse systemer, " sier Bruno.

Et team av eksperimentelle fysikere basert i USA og Kina er uenig. Tongcang Li, fra University of California, Berkeley, og hans kolleger har planlagt å skape en tidskrystall fra ioner arrangert i en ring. Disse planene har ikke endret seg, til tross for Brunos papir. - Eksperimentet som vi har foreslått, vil bidra til å avgjøre debatten, sier Li.

Li sier at Bruno kan ha tatt for streng en definisjon av en tidskrystal. Et "metastabilt" system - en som er nesten i sin lavest energitilstand - vil ikke vare for alltid, sier forskerne, men det kan vare lenge nok til å være interessant, noe som kanskje fører til klokker som kan løpe lenge uten innspill .

Selv om han ikke er villig til å gi opp sin opprinnelige ide, anerkjenner Wilczek at begrepet tidskrystal kanskje må utvikle seg. "Emnet er fortsatt i en utforskende fase, og det kan ta litt tid å oppdage nøyaktig hvilke definisjoner og systemer som er mest fruktbare, " sier han.

Mens Li fortsetter å jobbe med ioner, beskriver Wilczeks nyeste papir en annen, kanskje enklere, ordning for å lage en tidskrystall. Den starter med to stykker superledere forbundet med en nonsuperconductor. Denne enheten, kalt et Josephson-kryss, kan skape svingninger i strømmer hvis en ekstern spenning påføres. Wilczek hevder at bare å bryte kontakten mellom superledere kunne skape den type svingninger som karakteriserer en tidskrystall. Enten det vil satistfy sine kritikere - og hvor det kan lede - bare tid vil fortelle.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse fra bladet Nature . Artikkelen ble først publisert 4. september 2013.