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從漫威到現實:物理學家創造超穩定「時光晶體」
明日科學
發布於 5 個月前

記得《復仇者聯盟:終局之戰》裡的那個令時間倒流的時間寶石(阿迦莫多之眼)嗎?現實中的物理學家們在這方面也有了突破性的進展。德國多特蒙德工業大學的團隊剛剛製造出了一種超級耐用的「時光晶體」,這可不是電影裡的魔法,而是真真實實的科學實驗成果。

首先,讓我們先搞清楚什麼是時光晶體。普通的晶體,比如鑽石,是原子在空間中有規律地排列的結果。而時光晶體則是一種特殊的物質,它的特性會隨著時間週期性地變化,就好像是晶體在時間上有規律地「呼吸」。

這個概念是由麻省理工學院的物理學家Frank Wilczek在2012年提出來的,他是個諾貝爾獎得主,所以這個點子一開始就引起了很大的關注。過去幾年裡,科學家們一直在爭論時光晶體到底是不是真的存在,但多特蒙德的團隊現在證明了它的確是真實的。

他們製造的時光晶體由一種特殊的銦鎵砷材料製成。在這個晶體裡,「核自旋」(就是原子核的一種特性)表現得就像是時光晶體的儲存庫。當晶體不斷地被照射時,核自旋會和電子自旋互相作用,形成一種自旋極化。而這種自旋極化就會開始週期性地振盪,就像是時光晶體的心跳。

核自旋和電子互相作用 週期性地振盪

看似火焰的是新時光晶體的測量:每個點對應一個實驗值,展現了時光晶體核自旋極化週期動態的不同視角。(圖/Alex Greilich)

最讓人興奮的是,這個晶體的壽命竟然超過了40分鐘!這比之前實驗中展示的時光晶體壽命長達1000萬倍。而且,這個時間還可能會更長。

科學家們發現,通過改變實驗條件,他們甚至可以調整時光晶體的週期。不過,如果條件不對,晶體就會「融化」,失去它的特殊性質。這種“融化”的狀態也很有趣,因為這時晶體會顯示出一種長時間維持的混亂行為。

這項研究不僅僅是對物理學的一大突破,也開啟了科學與科幻之間的全新對話。時光晶體可能還遠遠沒有達到電影裡那樣能讓時間倒流的神奇能力,但它確實讓我們對時間有了全新的認識。在這個由科學家們編織的精彩故事中,時間不再只是一個抽象的概念,而是變成了可以探索和實驗的真實物理現象。

他們的研究結果已發表在《自然物理學》期刊上。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:Marvel Cinematic Universe cc By4.0

圖片來源:Alex Greilich cc By4.0

參考論文:

1.Robust continuous time crystal in an electron–nuclear spin systemNature Physics

延伸閱讀:

1.研究人員首次成功地,將兩個時間晶體連結在一起

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