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时间晶体,永远的运动系统?
时间:2017-12-26   文字大小:【】【】【

  

  今年,中国人在寻找一种叫做“天使”的神秘粒子中立下大功。1937年,意大利的马约拉纳预言,自然界中存在一类粒子,其反粒子就是它们自身,预言中的粒子被称为马约拉纳费米子(马约拉纳其人后来失踪了,跟他预言的粒子一样找不到)。

  中国和美国科学家今年找到了马约拉纳费米子。2009年,一个团队在探索低功率电子芯片时,研究了大量拓扑绝缘体薄膜,逐渐发现了一种叫做“量子霍尔反常”的效应。2013年有新理论认为马约拉纳费米子可以出现在量子霍尔反常薄膜和超导薄膜之间。今年终于实验成功。

  也有人撇嘴说,新发现的“粒子”不算是真正的粒子。不论如何,发现“天使粒子”让微软公司很高兴。因为他们前几年独辟蹊径,试图用马约拉纳费米子成为量子计算机的单元,找到天使粒子让他们坚信前途光明。

  物理学家今年另一项奇怪的发明,是一种有负质量的超流体,推它,它不前进,而是向后走。物质有质量,也有负质量。人们熟知,当一个小球撞另一个小球,两小球应该远离彼此。但如果其中一个小球有负质量,相撞后就会朝相同方向加速。

  科学家用冷却铷原子创造了负质量流体。他们将铷原子温度降到接近绝对零度,形成玻色—爱因斯坦凝聚态,它就像光波一样遵循量子力学原理缓慢移动,凝聚态粒子最后变成步调一致的超流体。

  科学家使用激光让铷原子蒸发逃逸,它们运动越来越慢,就像被放入冰箱。铷原子慢慢局限在一个直径不到100微米的碗状区域。另一组激光抽打它们,使其改变自旋方向。再撤掉束缚,冲出小碗的铷原子就表现出负质量。负质量的模拟研究早就有了,但新技术首次实现精确调控负质量物质。这一成果为探秘中子星、黑洞与暗物质等宇宙现象,或可提供全新实验工具。

  同样闻所未闻的发明是时间晶体。它打破了时间对称性。2012年提出的这个概念,不违背物理学理论,但却引起了巨大争论。现在居然制造出来了。

  一般来说,处于势能最低状态,意味着一件东西是静止的,然而新制造出的时间晶体处于势能最低状态,却仍然是“运动”的,类似于一个不用上发条的永远旋转的钟表(是不是想起了永动机?)。这种运动不意味着它能做功,而是你在不同时间观测它,它呈现出不同的样子。

  今年,两支美国团队分头模拟出了时间晶体,一条路径是使用激光干涉金属镱离子链,另一条是用掺杂的钻石。我们熟悉的世界,是平衡态物质的,而时间晶体是一种非平衡态的物质。超导体永恒导电,时间晶体永恒运动,物理世界比我们想的更奇怪。(来源:科普中国)


   
 
 
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