由磁振子組成微米級的晶體或將改變電子通信技術

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構。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·米基維茲大學和波蘭波茲南的波蘭科學院之間的科學家合作進行。

晶體是一種固體，其原子或分子規(guī)則排列在特定的結構中。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，重復結構不僅存在于空間中，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，諾貝爾物理學獎得主Frank Wilczek及時發(fā)現(xiàn)了物質的對稱性。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，他只是假想地預測了它們。從那以后，幾位科學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，這些結構的大小只有幾納米，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組成的時空晶體。

“我們采取了時空中周期性重復出現(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。電磁波從左側和右側遷移到條帶中，自發(fā)地凝結為時空的重復模式。與微不足道的駐波不同，這種模式是在兩個會聚波甚至會面和干涉之前形成的。因此，這種規(guī)則消失并自行重新出現(xiàn)的圖案是量子效應。

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?！?/p>

“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·密奇凱維奇大學物理系的科學家Pawel Gruszecki說?！拔覀兊木w在室溫下會凝結，并且顆粒會與之相互作用，這與孤立的系統(tǒng)不同。此外，它的尺寸已經可以用來處理這種時空性強的晶體。這可能會導致許多潛在的應用。 ”

現(xiàn)代磁系統(tǒng)部前研究組負責人，該出版物的最后作者約阿希姆·格萊夫（JoachimGr?fe）得出以下結論：“古典晶體的應用領域非常廣泛。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用程序的另一個維度。在通信，雷達或成像技術等領域的潛力是巨大的?！?/p>

編輯：hfy