Ученые показали, как создать кристалл времени из интересного класса материалов — высокотемпературных сверхпроводников. Они предлагают перевести эти сверхпроводящие материалы во временное кристаллическое состояние, индуцируя возбуждение Хиггса с помощью света.
Когда вы охлаждаете жидкую воду, она кристаллизуется в лед. Рассмотрим, например, ведро, наполненное водой. Когда вода жидкая, молекулы воды могут находиться где угодно внутри ведра. В этом смысле каждая точка внутри ведра эквивалентна. Однако как только вода замерзает, молекулы воды занимают четко определенные позиции в пространстве. Таким образом, не каждая точка внутри ведра более эквивалентна. Физики называют это явление спонтанным нарушением симметрии. Здесь трансляционная симметрия в пространстве нарушена образованием кристалла.
Могут ли кристаллы образовываться во времени, а не в пространстве? Хотя это кажется диковинным понятием, оказывается, что кристалл времени может возникать, когда физическая система из многих взаимодействующих частиц периодически приводится в движение. Определяющей особенностью кристалла времени является то, что макроскопическая наблюдаемая, такая как электрический ток в твердом теле, колеблется с частотой, меньшей, чем частота возбуждения.
К настоящему времени кристаллы времени реализованы в искусственных модельных системах. Но что насчет реальных систем? Кусок высокотемпературного сверхпроводника представляет собой настоящую систему — вы можете купить его в Интернете. Это не особо интересно, с его коричневатым, ржавым цветом. Тем не менее, его поток электронов без трения при температурах до 100 К (173 C) представляет собой одно из самых ярких явлений в материаловедении.
«Мы предлагаем превратить высокотемпературный сверхпроводник в кристалл времени, посветив на него лазером», — объяснил автор исследования Гвидо Хоманн из факультета физики Гамбургского университета. Частоту лазера необходимо настроить на суммарный резонанс двух основных возбуждений материала. Одним из таких возбуждений является неуловимая мода Хиггса, которая концептуально связана с бозоном Хиггса в физике элементарных частиц. Другое возбуждение — это плазменная мода, соответствующая колебательному движению электронных пар, ответственных за сверхпроводимость.
Соавтор доктор Джейсон Косме из Университета Гамбурга, ныне Филиппинского университета, добавляет, что «создание временного кристалла в высокотемпературном сверхпроводнике — важный шаг, поскольку он устанавливает настоящую динамическую фазу материи в области твердого тела».
Как подчеркнул руководитель группы профессор доктор Людвиг Матей, управление твердыми телами с помощью света увлекательно не только с научной точки зрения, но и с технической точки зрения. «Конечная цель нашего исследования — разработать квантовые материалы по запросу». В их новом предложении это увлекательное начинание теперь продвигается к динамическим состояниям материи, а не к обычным статическим состояниям материи, путем разработки стратегии создания временных кристаллов вместо обычных кристаллов, что открывает новое и удивительное направление материалов. дизайн.
