设计4维时空晶体永远精确钟表 _晶体

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这一设想中的时空晶体(a)显示在时间和空间维度中的周期性构造，而超冷状态下的离子不断在一维空间里发生自旋(b)，即便是处于最低能量级也是如此
据物理学家组织网站报道，想象一只可以永远保持走时精确无误的钟，即便是在宇宙达到热寂之后也是如此。这就是一种被称作“时空晶体”的装置背后的意义，这是一种4维晶体，在时空中拥有一种周期性结构。然而，这其中也存在着实际和重要的科学理由去构建一个时空晶体：有了这种4维晶体，科学家们将拥有一种全新的，更加有效的手段对复杂的物理属性和大量粒子的复杂相互作用行为进行研究，或者是研究物理学中所谓的“多体问题” 。这种时空晶体同样可以被用来对量子世界进行研究，如量子纠缠现象，在这种状态中，当对其中一个粒子进行操作时，另外一个粒子也会相应地发生变化，即便这两个粒子之间隔开着巨大的距离。
然而这种时空晶体长期以来都仅仅存在于理论物理学家们的头脑中，却并没有任何严肃的有关如何将其实际制造出来的手段——直到现在。一个由美国能源部劳伦斯-伯克利国家实验室的研究人员们领衔的国际科学家小组近期提出了一种时间晶体的实验设计方案，该方案是基于电场离子阱和粒子之间的库伦斥力构建的。
【设计4维时空晶体永远精确钟表】伯克利实验室材料科学分部研究科学家张翔(音译：Xiang Zhang)说：“离子阱的电场将带电粒子固定?。饴壮饬θ盟亲苑⒌匦纬梢桓隹占浠纷淳?。在一个微弱的静态磁场作用下，这一环状离子晶体将开始用无止境的转动。”
这一被固定住的离子将会产生时间序列，从而让一个时空晶体在最低的量子态上形成。“由于这一时空晶体已经位于最低量子能态，其时间序列，从理论上说将会永远持续，即便是当宇宙达到熵的极大值，也就是达到‘热寂’状态时，情况也是一样。”张翔是美国加州大学伯克利分校机械工程系教授，他还负责该校纳米尺度科学与工程中心的工作。他是这项工作的论文通讯作者，论文标题是《离子阱时空晶体》，该文章发表在物理评论快报(PRL)上。
有关这种在时间中拥有不连续序列的晶体概念是在今年年初由诺贝尔奖获得者，麻省理工学院物理学家弗兰克·维尔泽克(Frank Wilczek)提出的。维尔泽克从数学上证明了时间晶体可以存在，然而至于如何实际地将它制造出来则没有给出方法。然而张翔的研究团队自从2011年9月份以来便一直致力于不同系统中时间序列的研究，现在他们提出了一种实验性的设计方案，旨在制造出一种在时间和空间中都呈现离散性质的晶体，也就是一种时空晶体。精彩推荐:玛雅人为什么会消失纳兹卡图案上海十大灵异事件尼斯湖水怪之谜
传统的晶体是三维的固体结构，它们由原子或分子相互重复地连接在一起。比较常见的案例是水冰，盐以及雪花。结晶是当一个分子系统失去能量，直到其达到较低的能量态时呈现的结果。在低能态的某个点上，连续的空间对称将会被打破，此时晶体显示离散的对称性，也就意味着其结果不再在各个方向上对称，而仅仅在局部方向上保持对称。李彤昌(音译：Tongcang Li)是张翔研究团队的成员，博士后研究员，他说：“在过去的数十年间，在低维度晶体材料的研究方面取得了重大进展，如二维石墨烯，一维的纳米碳管，还有零维的巴基球。而设计一种超越传统3维的晶体是物理学中的一项重要理论突破，我们很荣幸能成为首个提出如何去实际制造出一个时空晶体的研究团队。”

设计4维时空晶体 永远精确钟表

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