一個德國波蘭研究小組成功地創(chuàng)建了一個微米級的晶體，該晶體由室溫下的磁振子組成。借助柏林Helmholtz Zentrum的Bessy II的掃描透射X射線顯微鏡Maxymus，他們能夠在晶體中拍攝周期性的周期性磁化結(jié)構(gòu)。該研究項目發(fā)表在《物理評論快報》上，由德國斯圖加特馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所，亞當(dāng)·米基維茲大學(xué)和波蘭波茲南的波蘭科學(xué)院之間的科學(xué)家合作進行。

晶體是一種固體，其原子或分子規(guī)則排列在特定的結(jié)構(gòu)中。如果用顯微鏡觀察該排列，人們總是以相同的間隔發(fā)現(xiàn)一個原子或一個分子。它與時空晶體相似：但是，重復(fù)結(jié)構(gòu)不僅存在于空間中，而且存在于時間中。最小的組件會不斷運動，直到一定時間后它們又重新排列成原始的樣式。

2012年，諾貝爾物理學(xué)獎得主Frank Wilczek及時發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的對稱性。他被認為是這些所謂的時間晶體的發(fā)現(xiàn)者，盡管作為理論家，他只是假想地預(yù)測了它們。從那以后，幾位科學(xué)家一直在尋找觀察到這種現(xiàn)象的材料。確實存在時空晶體的事實于2017年首次得到確認。但是，這些結(jié)構(gòu)的大小只有幾納米，并且僅在負250攝氏度以下的非常冷的溫度下形成。因此，德國波蘭科學(xué)家現(xiàn)已成功在室溫下在視頻中對幾微米的相對較大的時空晶體成像，這一事實被認為是開創(chuàng)性的。也是因為他們能夠證明由麥農(nóng)組成的時空晶體。

“我們采取了時空中周期性重復(fù)出現(xiàn)的磁振子模式，將更多的磁振子送入，最終它們散開了。因此，我們能夠證明時間晶體可以與其他準粒子相互作用。尚無人能夠證明這一點。直接在實驗中，更不用說在視頻中了。”馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的博士生NickTr?ger說，他與Pawel Gruszecki一起是該出版物的第一作者。

在他們的實驗中，Gruszecki和Tr?ger在一條微細天線上放置了一條磁性材料，通過它們發(fā)送射頻電流。微波場觸發(fā)了振蕩磁場，這是一種激發(fā)條帶中的磁振子的能量源，即自旋波的準粒子。電磁波從左側(cè)和右側(cè)遷移到條帶中，自發(fā)地凝結(jié)為時空的重復(fù)模式。與微不足道的駐波不同，這種模式是在兩個會聚波甚至?xí)婧透缮嬷靶纬傻摹Ｒ虼耍@種規(guī)則消失并自行重新出現(xiàn)的圖案是量子效應(yīng)。

馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所所長，現(xiàn)代磁系統(tǒng)系主任吉塞拉·舒茨（GiselaSchütz）指出了X射線攝影機的獨特之處：“它不僅可以使波前可見，而且分辨率非常高，它甚至可以達到每秒400億幀的速度，并且對磁現(xiàn)象也具有極高的靈敏度。”

“我們能夠證明，這種時空晶體比最初的想法更廣泛地傳播，”波茲南亞當(dāng)·密奇凱維奇大學(xué)物理系的科學(xué)家Pawel Gruszecki說。“我們的晶體在室溫下會凝結(jié)，并且顆粒會與之相互作用，這與孤立的系統(tǒng)不同。此外，它的尺寸已經(jīng)可以用來處理這種時空性強的晶體。這可能會導(dǎo)致許多潛在的應(yīng)用。 ”

現(xiàn)代磁系統(tǒng)部前研究組負責(zé)人，該出版物的最后作者約阿希姆·格萊夫（JoachimGr?fe）得出以下結(jié)論：“古典晶體的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。現(xiàn)在，如果晶體不僅可以在空間中相互作用，而且可以在時間上相互作用，那么我們增加了可能的應(yīng)用程序的另一個維度。在通信，雷達或成像技術(shù)等領(lǐng)域的潛力是巨大的。”

編輯：hfy