Kaksi vuotta idean jälkeen tiedemiehet kiteyttävät ajan, avaavat uuden tilan
'Teos käsittelee joitain perustavanlaatuisimpia kysymyksiä aineen luonteesta.'
Prof. Shivaji Sondhi Kaksi tutkijaryhmää Harvardin yliopistosta ja Marylandin yliopistosta raportoi Nature-lehdessä 9. maaliskuuta, että he olivat luoneet 'aikakiteitä': jotain näennäisesti suoraa tieteisfiktiota sisältäviä rakenteita, joissa atomit ja molekyylit ovat järjestyneet tilan ja ajan poikki. .
Aikakiteiden olemassaolon teoreettisen perustan loivat vuonna 2015 Princetonin teoreettinen fyysikko professori Shivaji Sondhi, hänen silloinen jatko-opiskelijansa Vedika Khemani (joka oli myös osa Harvardin tiimiä, joka julkaisi Naturessa) sekä Achilleas Lazarides ja Roderich Moessner. Max Planck -instituutista Dresdenissä, Saksassa.
Professori Shivaji Sondhi selitti sähköpostihaastattelussa Anuradha Mascarensille, kuinka tärkeää on rakentaa kristalliluokka, jonka luominen aikoinaan oli mahdotonta.
Mitä aikakiteet ovat? Miksi on tärkeää, että ne on luotu?
Aikakiteet ovat järjestelmiä, joissa tilan rooli tavallisissa kiteissä korvataan ajalla. Tavallisissa kiteissä hyvin suuri määrä atomeja - periaatteessa ääretön määrä - osoittaa jaksollisuutta avaruudessa; aikakiteissä ne osoittavat jaksollisuutta ajassa. Niiden merkitys on tässä tilan korvaamisessa ajalla – mikä on uutta, toteuttaen nobelisti Frank Wilczekin idean. Aikakiteiden käsite sai alkunsa Wilczekistä Massachusetts Institute of Technologyssa vuonna 1975. Tavallisessa kiteessä, kuten ruokasuolassa, atomit ovat järjestetty toistuvasti. Vuorovaikutus vierekkäisten atomien välillä pitää kiteen jäykkänä ja estää sitä liukenemasta mihinkään pienimmälläkin tärähdyksellä. Eikö silloin pitäisi olla myös kiteitä, jotka rikkovat translaatiosymmetrian ajallaan? Atomit liikkuvat ajassa, mutta sen sijaan, että ne liikkuisivat nestemäisellä tai jatkuvalla tavalla, ne liikkuvat jaksollisesti. Se oli ajatus, joka johti keskusteluihin, voisiko tällaisia kiteitä olla olemassa.
TAVAALLISET KITEET vs AIKAKITEET: Princetonin tutkijat tarjosivat teoreettisen ymmärryksen, joka johti kahden tutkijaryhmän Nature-julkaisussa raportoimien aikakiteiden luomiseen. Kuva: Emily Edwards, Marylandin yliopisto Princetonin yliopiston lehdistötiedotteen kautta. Miten uusi löytö muuttaa tapoja ajatella aineesta?
Teos käsittelee joitain perustavanlaatuisimpia kysymyksiä aineen luonteesta. Normaalisti ajatellaan ainetta tasapainossa – kuinka se asettuu koskemattomana. Ne, jotka on luotu, sisältävät jatkuvaa vuorovaikutusta ulkomaailman kanssa, mutta huomaamme kuitenkin, että ne voivat osoittaa hyvin erottuvaa käyttäytymistä, joka on matemaattisesti tarkkaa. Tämä on uutta kvanttijärjestelmälle.
Miten aikakiteet luotiin? Mitä tämän löydön jälkeen?
Työmme löysi oleellisen fysiikan aikakiteiden toiminnalle. Löytö perustuu joukkoon kehityskulkuja, jotka käsittelevät sitä, kuinka ymmärrämme monimutkaisia järjestelmiä tasapainossa ja sen ulkopuolella - mikä on keskeisen tärkeää fyysikkojen selittämiselle jokapäiväisen maailman luonteesta. Molemmat kokeet perustuvat suureen työhön viimeisen vuosikymmenen aikana ja enemmän pienten kvanttijärjestelmien ohjaamiseen. Joten vaikka he tekivät sen näyttävän helpolta, sen takana oli paljon työtä. Molemmissa kirjoissa on 26 kirjoittajaa! Näiden teoreettisten tutkimusten tuloksena kaksi kokeilijoiden ryhmää alkoi yrittää rakentaa aikakiteitä laboratoriossa. Harvardissa toimiva tiimi käytti kokeellista järjestelyä, joka sisälsi keinotekoisen hilan luomisen synteettiseen timanttiin. Marylandin yliopiston erilainen lähestymistapa käytti varautuneiden hiukkasten ketjua, jota kutsutaan ytterbium-ioneiksi.
Uskon, että tulemme näkemään lisää uusia aineen vaiheita tämän kaltaisen kokeellisen työn tuottamana. Ne eivät kaikki ole aikakiteitä, mutta niillä on yhteinen piirre, että niitä ei ole olemassa, jos aine jätetään rauhaan. Ne voivat myös lopulta auttaa suojaamaan tietoja futuristisissa laitteissa, jotka tunnetaan kvanttitietokoneina.
(Muokattu otteita haastattelusta)
Jaa Ystäviesi Kanssa:
