科學(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)，類似的效果也可以在時(shí)間中得到見證。對(duì)稱性打破，顧名思義，只有在存在某種對(duì)稱性的地方才能出現(xiàn)。在時(shí)間領(lǐng)域，一個(gè)周期性變化的力量或能量源自然產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間模式。
當(dāng)一個(gè)由這種力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)面臨一個(gè)似曾相識(shí)的時(shí)刻時(shí)，對(duì)稱性就會(huì)被打破，但跟該力的周期不同。在過去十年中，“時(shí)間晶體”被作為物質(zhì)的一個(gè)新階段來(lái)追求，最近在隔離系統(tǒng)中的精心實(shí)驗(yàn)條件下被觀察到。這些實(shí)驗(yàn)需要極低的溫度或其他嚴(yán)格的條件，以減少不必要的外部影響。
為了讓科學(xué)家們更多地了解時(shí)間晶體并在技術(shù)中運(yùn)用它們的潛力，他們需要找到產(chǎn)生時(shí)間晶體狀態(tài)并在實(shí)驗(yàn)室外保持其穩(wěn)定性的方法。
本周發(fā)表在《Nature Communications》上的由加州大學(xué)河濱分校(UCR)領(lǐng)導(dǎo)的前沿研究已經(jīng)在一個(gè)沒有與周圍環(huán)境隔離的系統(tǒng)中觀察到了時(shí)間晶體。這一重大成就使科學(xué)家們離開發(fā)用于現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用的時(shí)間晶體又近了一步。
這項(xiàng)研究的論文第一作者Hossein Taheri說(shuō)道：“當(dāng)你的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)跟周圍環(huán)境有能量交換時(shí)，耗散和噪聲會(huì)攜手破壞時(shí)間秩序。在我們的光子平臺(tái)上，系統(tǒng)在增益和損耗之間取得了平衡，以創(chuàng)造和保存時(shí)間晶體。”
全光時(shí)間晶體是通過一個(gè)直徑為一毫米的盤狀氟化鎂玻璃諧振器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被兩束激光轟擊時(shí)，研究人員觀察到次諧波尖峰或兩束激光之間的頻率音，這表明時(shí)間對(duì)稱性被打破，時(shí)間晶體產(chǎn)生。
UCR領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)利用了一種叫做自注入鎖定的技術(shù)，它將兩束激光鎖定在諧振器上以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境影響的穩(wěn)健性。這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間重復(fù)狀態(tài)的特征可以很容易地在頻域中得到測(cè)量。因此，擬議的平臺(tái)簡(jiǎn)化了對(duì)這種新物質(zhì)階段的研究。
在不需要低溫的情況下，該系統(tǒng)可以被移到復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。這種應(yīng)用之一可能是對(duì)時(shí)間的高度精確測(cè)量。由于頻率和時(shí)間是彼此的數(shù)學(xué)反數(shù)，所以測(cè)量頻率的準(zhǔn)確性能實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間測(cè)量。
Taheri說(shuō)道：“我們希望這個(gè)光子系統(tǒng)能被用于具有卓越穩(wěn)定性的緊湊型和輕型射頻源以及用于精確計(jì)時(shí)。”
