Fenomena kuantum eksotis memanifestasikan dirinya dalam kondisi di mana orang biasanya tidak mengharapkannya, menunjukkan kepada para ilmuwan di Tu Wien (Wina).
Alam memiliki banyak ritme: musim dihasilkan dari gerakan bumi di sekitar matahari, detak jam pendulum dihasilkan dari osilasi pendulumnya. Fenomena ini dapat dipahami dengan persamaan yang sangat sederhana.
Namun, ritme reguler juga dapat muncul dengan cara yang sama sekali berbeda – sendiri, tanpa jam eksternal, melalui interaksi kompleks dari banyak partikel. Alih -alih gangguan seragam, ritme tetap muncul – ini disebut sebagai 'kristal waktu'. Perhitungan oleh Tu Wien (Wina) sekarang menunjukkan bahwa kristal waktu seperti itu juga dapat dihasilkan dengan cara yang sama sekali berbeda dari yang diperkirakan sebelumnya. Korelasi fisik kuantum antara partikel -partikel, yang sebelumnya dianggap berbahaya untuk munculnya fenomena semacam itu, sebenarnya dapat menstabilkan kristal waktu. Ini adalah wawasan baru yang mengejutkan tentang fisika kuantum sistem banyak partikel.
Kristal ruang dan kristal waktu
Ketika cairan membeku, partikel mengubah urutan spasial mereka: dalam cairan, mereka bergerak dengan liar dan acak, tanpa struktur. Ketika cairan membeku, kristal terbentuk di mana partikel individu terletak di tempat yang sangat spesifik dalam pola yang sangat teratur. Cairan terlihat sama di mana -mana, ia memiliki sifat yang sama di mana -mana dan di setiap arah, itu benar -benar simetris. Namun, dalam kristal, simetri ini rusak: tiba -tiba ada struktur biasa, ada arah yang berbeda dari arah lain.
Dapatkah pemecahan simetri semacam ini juga terjadi pada waktunya? Mungkinkah sistem kuantum awalnya tidak teratur dalam waktu, bahwa setiap titik waktu sama dengan yang lain, tetapi bahwa tatanan temporal tetap muncul?
Fluktuasi Quantum: Berbahaya atau Berguna?
“Pertanyaan ini telah menjadi subjek penelitian intensif dalam fisika kuantum selama lebih dari sepuluh tahun,” kata Felix Russo dari Institute of Theoretical Physics di Tu Wien, yang sedang melakukan penelitian untuk tesis doktoralnya di tim Prof. Thomas Pohl. Faktanya, telah ditunjukkan bahwa apa yang disebut kristal waktu dimungkinkan – sistem di mana ritme temporal ditetapkan tanpa ketukan yang dikenakan dari luar.
“Namun, diperkirakan bahwa ini hanya mungkin dalam sistem yang sangat spesifik, seperti gas kuantum, yang fisika yang dapat dijelaskan dengan baik oleh nilai rata -rata tanpa harus memperhitungkan fluktuasi acak yang tidak dapat dihindari dalam fisika kuantum,” kata Felix Russo. “Kami sekarang telah menunjukkan bahwa justru korelasi fisik kuantum antara partikel, yang sebelumnya dianggap untuk mencegah pembentukan kristal waktu, yang dapat menyebabkan munculnya fase kristal waktu.”
Interaksi kuantum yang kompleks antara partikel -partikel menginduksi perilaku kolektif yang tidak dapat dijelaskan pada tingkat partikel individu – mirip dengan bagaimana asap dari lilin yang padam kadang -kadang dapat membentuk serangkaian cincin asap biasa; Sebuah fenomena yang ritme tidak ditentukan dari luar dan yang tidak dapat dipahami dari partikel asap tunggal.
Partikel di kisi laser
“Kami sedang menyelidiki kisi partikel dua dimensi yang dipegang oleh balok laser,” kata Felix Russo. “Dan di sini kita dapat menunjukkan bahwa keadaan kisi mulai berosilasi – karena interaksi kuantum antara partikel.”
Penelitian ini menawarkan kesempatan untuk lebih memahami teori sistem banyak tubuh kuantum-membuka jalan bagi teknologi kuantum baru atau teknik pengukuran kuantum presisi tinggi.
Publikasi Asli
F. Russo dan T. Pohl; Kristal waktu kontinu kuantum disipatif; PRL 135, 110404, https://doi.org/10.1103/dc2s-94gv.
