I cristalli temporali sono “impossibili”, ma sono soggetti alla fisica quantistica

In un nuovo esperimento, gli scienziati creano due cristalli temporali all’interno di un superfluido e li mettono in contatto.

I cristalli temporali sono stati a lungo considerati impossibili perché il loro moto perpetuo sembra sfidare le leggi della fisica. Tuttavia, usando la fisica quantistica Gli scienziati non solo hanno creato cristalli temporali, ma ora stanno anche dimostrando che hanno il potenziale per alimentare dispositivi utili in futuro.

Gli scienziati hanno creato il primo sistema a “cristallo del tempo” a due corpi in un esperimento che sembra stravolgere le leggi della fisica.

Ciò avviene dopo che la stessa squadra ha recentemente assistito alla prima interazione di una nuova fase della questione.

Per molto tempo si è creduto che i cristalli del tempo fossero impossibili perché sono fatti di atomi in movimento senza fine. La scoperta pubblicata oggi (2 giugno 2022) sulla rivista Comunicazioni sulla naturamostra che non solo è possibile creare cristalli temporali, ma che possono essere trasformati in utili dispositivi.

I cristalli temporali differiscono dai cristalli standard, come minerali o rocce, che consistono in atomi disposti nello spazio secondo uno schema che si ripete regolarmente.

Sviluppati per la prima volta nel 2012 dal premio Nobel Frank Wilczek e definiti nel 2016, i cristalli temporali mostrano la peculiare proprietà di essere stazionari, ripetendo il movimento nel tempo nonostante nessun input esterno. I suoi atomi oscillano costantemente, ruotano o si muovono prima in una direzione e poi nell’altra.

I ricercatori hanno raffreddato l’elio-3 liquido superfluido quasi allo zero assoluto (meno 273,15 gradi Celsius) all’interno di questo frigorifero rotante, creando due volte cristalli e mantenendoli a portata di mano. Credito immagine: © Università di Aalto / Mikko Raskinen

Il dottor Samoli Ooty dell’EPSRC, autore principale del Dipartimento di Fisica della Lancaster University, ha spiegato: “Tutti sanno che le macchine a moto perpetuo sono impossibili. Tuttavia, nella fisica quantistica, il moto perpetuo va bene finché chiudiamo gli occhi. questa crepa possiamo fare cristalli di tempo.

“Si scopre che mettere insieme i due funziona magnificamente, anche se i cristalli temporali non erano presenti in primo luogo. E sappiamo già che sono presenti anche a temperatura ambiente”.

Il “sistema a due livelli” è un elemento fondamentale di un computer quantistico. I cristalli temporali possono essere usati per costruire dispositivi quantistici che funzionano a temperatura ambiente.

Un team internazionale di ricercatori della Lancaster University, Royal Holloway London, Landau Institute e Università Aalto A Helsinki, i cristalli temporali sono stati osservati utilizzando l’elio-3, un raro isotopo dell’elio con un neutrone mancante. L’esperimento è stato condotto presso l’Università di Aalto.

Hanno raffreddato l’elio-3 superfluido a circa un decimo di mille gradi di[{” attribute=””>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w