Interacties tussen deeltjes maken een nieuwe klasse tijdkristallen mogelijk, blijkt uit studie TU Wien

Natuurkunde By Mattias Risberg
Particle Interactions Enable a New Class of Time Crystal, TU Wien Study Finds
Onderzoekers aan de TU Wien melden dat kwantumcorrelaties tussen deeltjes een zelfonderhoudende temporele orde kunnen produceren, wat de visie uitdaagt dat dergelijke correlaties tijdkristallen alleen maar verstoren.

Wetenschappers van de TU Wien in Wenen rapporteren een nieuwe route voor het produceren van tijdkristallen: quantumcorrelaties tussen deeltjes kunnen een aanhoudend temporeel ritme creëren en stabiliseren in plaats van het te vernietigen. De resultaten, gepubliceerd in Physical Review Letters, herzien een lang gekoesterde aanname dat dergelijke correlaties noodzakelijkerwijs tijdgeordende fasen destabiliseren.

Ritme zonder externe aandrijving

In tegenstelling tot typische periodieke verschijnselen die een externe kracht vereisen, vertoont een tijdkristal een herhalend patroon dat intern in de tijd wordt gegenereerd. Het concept, voor het eerst voorgesteld in 2012, benadrukte oorspronkelijk extreme isolatie om de temporele orde te beschermen tegen quantumfluctuaties. De nieuwe studie toont aan dat bepaalde veeldeeltjes-quantuminteracties juist een gestaag, herhalend temporeel patroon kunnen ondersteunen.

Orde die voortkomt uit quantumfluctuaties

Het team ontdekte dat collectief quantumgedrag wat anders onregelmatige fluctuaties zouden zijn, kan transformeren in een stabiele oscillatie. Hoofdonderzoeker Felix Russo en collega's beschrijven hoe correlaties tussen deeltjes gecoördineerde dynamieken produceren die niet zichtbaar zijn op het niveau van individuele deeltjes, waardoor een temporeel patroon kan blijven bestaan.

Experimenteel model: een kloppend rooster

Implicaties voor quantummaterie

De studie benadrukt dat emergente orde in quantumsystemen kan voortkomen uit collectieve interacties, wat wijst op nieuwe experimentele doelen voor het verkennen van niet-evenwichtsfasen van quantummaterie.

Tags

condensed matter quantum time crystals
Mattias Risberg

Mattias Risberg

Cologne-based science & technology reporter tracking semiconductors, space policy and data-driven investigations.

University of Cologne (Universität zu Köln) • Cologne, Germany

Readers

Readers Questions Answered

Q Welke route naar tijdkristallen stellen de onderzoekers van de TU Wien voor?
A Onderzoekers van de TU Wien rapporteren een nieuwe route naar tijdkristallen: kwantumcorrelaties tussen deeltjes kunnen een aanhoudend temporeel ritme genereren en stabiliseren, in plaats van de tijdgeordende fase te vernietigen. De bevinding, gepubliceerd in Physical Review Letters, laat zien dat bepaalde veeldeeltjes-kwantuminteracties een gestage, zelfonderhoudende oscillatie in de tijd kunnen ondersteunen zonder externe aandrijving.
Q Hoe daagt dit onderzoek eerdere aannames over kwantumcorrelaties en tijdkristallen uit?
A De studie herziet een lang gekoesterde aanname dat kwantumcorrelaties tussen deeltjes de tijdgeordende fasen destabiliseren. In plaats daarvan toont het team van de TU Wien aan dat bepaalde veeldeeltjes-interacties en correlaties een zelfonderhoudend temporeel ritme kunnen produceren en stabiliseren, waarmee ze aantonen dat correlaties de temporele orde kunnen ondersteunen en behouden in plaats van deze te vernietigen.
Q Wat is een tijdkristal, zoals beschreven in het onderzoek?
A Een tijdkristal is een systeem dat een herhalend patroon vertoont dat intern in de tijd wordt gegenereerd, zonder afhankelijk te zijn van een externe aandrijvende kracht. Het concept, voor het eerst voorgesteld in 2012, benadrukte extreme isolatie als een middel om de temporele orde te beschermen tegen kwantumfluctuaties, hoewel het nieuwe werk aantoont dat collectieve interacties een dergelijk ritme ook in stand kunnen houden.
Q Welk experimenteel model gebruikten de onderzoekers om het effect te illustreren?
A De onderzoekers modelleerden het fenomeen met behulp van een experimentele opstelling die beschreven wordt als een 'kloppend rooster' (beating lattice), waarbij collectieve kwantumdynamica en deeltjescorrelaties gecoördineerde oscillaties aandrijven. Dit kloppende rooster dient als platform om te illustreren hoe emergente orde kan voortvloeien uit interacties, wat een stabiel temporeel patroon oplevert zonder externe forcering.
Q Wat zijn de bredere implicaties voor kwantummaterie?
A De bevindingen impliceren dat emergente orde in kwantumsystemen kan voortkomen uit collectieve interacties, in plaats van uitsluitend uit isolatie. Dit perspectief suggereert nieuwe experimentele doelen voor het verkennen van niet-evenwichtige fasen van kwantummaterie, waarbij tijdkristal-achtige ritmes kunnen aanhouden als gevolg van correlaties. Het wijst op een bredere klasse van zelfonderhoudende temporele orde aangedreven door veeldeeltjes-dynamica.

Have a question about this article?

Questions are reviewed before publishing. We'll answer the best ones!

Comments

No comments yet. Be the first!