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漫画 | 时间我懂,晶体我也听过,可时间晶体到底是个啥?

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2017-04-22 10:17

正文

这是Sheldon的第31篇漫画,所有图片大约1.9MB。


都别买钻石了,

我们发现了更永恒的东西!



“钻石恒久远,

一颗永流传”,

这是商家为了让你掏光钱包,

而打出的营销广告。




旷世巨钻,

不过是碳。





当温度达到850摄氏度时,

它就会化成一缕青烟。





为了寻找真正的永恒,

加州大学伯克利分校的姚颖团队,



基于相互耦合的一维自旋链系统

第一次通过实验造出了“时间晶体”

在时间这个维度上

它才是物质的一种永恒状态。



(美编:楼上的没画粗来今晚就不要回家~)



菠萝科学奖组委会,

只有一位理论物理博士

真正理解这个概念。

(这个博士就是俺们公众号的男猪脚)


但是他无法清楚地表述给我们,

所以我们也说不清。



                                                                             


但鉴于它很酷,

菠萝科学奖组委会决定授予他们,

2017•菠萝科学奖物理学奖。



要想理解时间晶体,

咱们得先讲讲什么叫空间晶体


比方说,

我们每天喝的水,

呼出的水蒸气,

在常温下是液态或气态的。

水分子的排列方式都很凌乱,

这些都不是晶体。





但是如果把水往冰箱里一放,

水分子的运动就会越来越慢,

渐渐地自动排列整齐,

形成周期性的有序结构。

所以,

冰就是一种晶体。







2012年,

理论物理学家维尔切克

在给学生上课时忽然想到,


如果一个物质不是在空间上,

自发地排列成有序结构,

而是随着时间流逝,

自发地周期性变化


那岂不是可以称为

时  间  晶  体!





实际上,

要想造出时间晶体,

就得让物质始终不能达到,

热平衡的状态。


要想不达到热平衡,

就得从外界输入驱动力,

让物质变得混乱,

远离热平衡态,

但又不能让物质吸收驱动力的能量。





姚颖和他的合作者,

用一串镱离子

首次实现了这种状态。


严格地说,

这种状态跟维尔切克

设想的情况不太一样,

所以叫做“离散的”时间晶体




乍一看,

这一种时间晶体,

有种虚假宣传的嫌疑。


因为它的运动周期2T,

是由周期为T的激光造成的,

不像是自发形成的。





然而奇怪的是,

如果向激光之中加入一些噪声

干扰原子自旋的翻转方向,

这种2T的周期仍然能稳定存在。


如果是普通的物质,

肯定跟着噪声一起乱套了,

不可能保持原来的周期。


这就说明,

时间晶体形成的周期中,

确实有自发的因素





在物理学中,

时间是一个特殊的概念。

它总是向前流逝,

从不停下,

也从不倒流。




美编:菠萝科学奖是一个好玩的又正经的奖项。它以“向好奇心致敬”为口号,奖励那些有想象力、有趣的科学研究成果,唤起人们对科学的好奇心和热情,被称为中国版的“搞笑诺贝尔奖”。过往的获奖研究有:数钱可以减轻疼痛;一根棒棒糖可以舔多少次;游泳池里有多少尿液等等,有兴趣的可以去扫下面的二维码去看看。

当然,我肯定不会告诉你颁奖晚会上还有钢管舞秀。还是全网直播哦。

制作:Sheldon科学漫画工作室


本文使用的所有文字和图片未经允许不得转载,违者必究!违者必究!违者必究!违者必究!(重要的事情说四遍)


来源:本文转载自《Sheldon》微信公众号

编辑:huashan


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