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室温下形成!科学家打造出微米大小的时空晶体,在显微成像中捕捉到互动磁振子

Evelyn Zhang

德国和波兰的一组研究人员成功地创造了一个微米大小的时空晶体,它由室温下的磁振子(magnons)组成。在超精密X射线显微镜的帮助下,他们拍摄捕捉到了反复出现的周期性磁化结构。

该研究项目是由德国马克斯·普朗克智能系统研究所、亚当·米基维茨大学和波兰科学院(Poznań)的科学家合作完成的,并最新发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

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晶体是一种固体,其原子或分子按特定结构有规律地排列。如果用显微镜观察这种排列,就会在相同的时间间隔内发现一个原子或一个分子。

这与时空晶体相似,但后面这种循环结构不仅存在于空间中,也存在于时间中:最小的组件不断地运动,直到经过一段时间后,它们重新排列成原来的模式。

2012年,诺贝尔物理学奖得主弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)发现了物质的时间对称性。他被认为是这些所谓的“时间晶体”的发现者,尽管作为一个理论家,他只是假设地预测它们。从那以后,几位科学家一直在寻找能观察到这种现象的材料。

时空晶体的存在,是在2017年首次得到证实的。然而,这些结构只有几纳米大小,而且只有在零下250℃以下的低温下才能形成。

而如今德国和波兰科学家们成功地在室温下创造了只有几微米的大的时空晶体,显然是具有开创性的。而且研究证明,他们的时空晶体,由磁振子(magnons)组成,可以与其他遇到它的磁振子相互作用。

“我们能够证明时间晶体可以与其他准粒子相互作用。目前还没有人能在实验中直接证明这一点,更不用说在实际成像中做到了。”马克斯·普朗克智能系统研究所的博士生Nick Träger说,他和Pawel Gruszecki是这篇论文的第一作者。

在他们的实验中,Gruszecki和Träger将一条磁性材料放在一个微型天线上,通过这个天线他们可以发送射频电流。这个微波场触发了一个振荡磁场,这个能量源激发了带状中的磁振子——自旋波的准粒子。电磁波从左到右迁移到这条带中,自发地凝结成在时空中反复出现的图案。与普通驻波不同的是,这种模式是在两个汇聚波相遇并发生干涉之前形成的。这种规律地自行消失和重新出现的模式,必然是一种量子效应。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://scitechdaily.com/see-worlds-first-video-of-a-space-time-crystal/


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