物理学家首次拍摄到了时间晶体的振荡

物理学家第一次在视频上捕捉到了神秘的物质状态。研究小组使用扫描透射X射线显微镜，记录了室温下由磁振子制成的时间晶体的振荡。他们说，这是对时间晶体研究的重大突破。

“我们能够证明这种时空晶体比最初的想法更稳健和广泛地传播。”波兰亚当·米基维奇大学的物理学家帕维尔·格鲁兹凯基说，“我们的晶体在室温下会凝结，并且颗粒会与之相互作用，这与孤立的系统不同。此外，它的尺寸已经可以用来处理这种时空性强的时空晶体。这可能会导致许多潜在的应用。”

时间晶体，有时也称为时空晶体，直到几年前才被确认确实存在，正如其名称所暗示的那样令人着迷。它们与普通晶体非常相似，但具有其他特性。

在常规晶体中，组成原子以固定的三维网格结构排列——考虑钻石或石英晶体的原子晶格。这些重复的晶格可以在构造上有所不同，但是在给定的构造中，它们不会移动太多：它们仅在空间上重复。

在时间晶体中，原子的行为略有不同。它们振荡，首先朝一个方向旋转，然后朝另一个方向旋转。这些振荡（称为“滴答声”）被锁定在有规律的的特定频率上。因此，在常规晶体的结构在空间中重复，而时间晶体随着时间的推移晶体在空间和时间中重复。

为了研究时间晶体，科学家经常使用超冷的玻色-爱因斯坦磁子准粒子的冷凝物。磁振子不是真正的粒子，而是由电子自旋的集体激发所组成，就像通过自旋晶格传播的波一样。

由格鲁兹凯基和他的同事，德国马克斯·普朗克智能系统研究所的物理学博士生尼克·特拉格（NickTrger）领导的研究团队做了一些不同的事情。他们在天线上放置了一条磁坡莫合金，通过它们可以发送射频电流。

电流在带材上产生振荡磁场，电磁波从两端传播到带材上。这些波刺激了带钢中的磁振子，然后这些运动的磁振子凝结成重复的图案。

“我们采取了时空上周期性重复出现的磁子模式，发送了更多的马农，最终它们分散出去。” 特拉格说，“因此，我们能够证明时间晶体可以与其他准粒子相互作用。还没有人能够在实验中直接显示这一点，更不用说在视频中了。”

上面的一段录像显示了通过钢带传播的磁波，在德国柏林亥姆霍兹·赞特鲁姆（Helmholtz Zentrum）的BESSY II同步加速器辐射设施中，使用MAXYMUS X射线显微镜以每秒400亿帧的速度拍摄。

时间晶体应在长时间内保持稳定和相干，因为理论上讲，它们以最低的能量状态振荡。该团队的研究表明，驱动磁子时间晶体可以轻松操纵，从而为重新配置时间晶体开辟了新途径。这可以为一系列实际应用打开物质的状态。

“常规晶体的应用领域非常广泛。”马克斯·普朗克智能系统研究所的物理学家约阿希姆·格拉夫说，“现在，如果晶体不仅可以在空间上而且可以在时间上相互作用，那么我们将增加可能的应用范围，特别是在通信、雷达或成像技术上应用，且潜力巨大。”