Der erste Film eines Raum-Zeit-Kristalls wurde von einem deutsch-polnischen Forscherteam erfolgreich aufgenommen und beleuchtet einige der potenziellen Anwendungen dieser faszinierenden Strukturen.
Per Definition ist ein Kristall eine Substanz, die eine hoch organisierte mikroskopische Struktur ist, deren Komponenten in einem Gitter angeordnet sind. Die Reihenfolge in einem Zeitkristall ist dieselbe, wird aber eher in der Zeit als im Raum beobachtet. Die Struktur schwingt und verändert sich und kehrt periodisch in einen bestimmten Zustand zurück.
Das Ergebnis der Kombination der beiden ist ein Raum-Zeit-Kristall. Der in der Studie verwendete Kristall wurde aus einem Permalloy-Streifen, einer Eisen-Nickel-Legierung, hergestellt und auf einer kleinen Antenne montiert, durch die sie Hochfrequenzstrom leiteten. 2021 studieren Physical Review Letters wurde in der Zeitschrift veröffentlicht.
Als Ergebnis dieser Aktivität haben Elektronen in dieser Substanz einzigartige Anregungszustände durchlaufen. Sie sind als Halbteilchen-Magnonen bekannt, weil sie sich wie Teilchen verhalten, obwohl sie es nicht sind. Magnonen in dieser Materie, einem klassischen Raum-Zeit-Kristall, können beobachtet werden, wenn sie periodisch in ihre räumliche und zeitliche Anordnung eintreten und diese verlassen.
„Uns ist es gelungen zu zeigen, dass solche Raum-Zeit-Kristalle viel robuster und häufiger sind als zunächst angenommen“, sagt Pawel Gruszecki, Forscher an der Fakultät für Physik der Adam-Mickiewicz-Universität in Pozna und ebenfalls einer der Erstautoren der Studie .
„Im Gegensatz zu einem isolierten Medium kondensiert unser Kristall bei Raumtemperatur und ermöglicht eine Partikelinteraktion. Es hat auch eine Größe erreicht, die mit dem magnonischen Raum-Zeit-Kristall verwendet werden kann. Einsatzmöglichkeiten gibt es laut Gruszecki viele.
Die sich wiederholende Materialstruktur war bei Raumtemperatur und in Mikrometergröße. Die Entdeckung, dass Raum-Zeit-Kristalle mit zusätzlichen Magnonen interagieren können, die die Forscher in das System geworfen haben, war unglaublich aufregend. Zwei Zeitkristalle wurden geschaffen, um im Jahr 2020 zu interagieren, aber diese Studie ist das erste Mal, dass wir untersucht haben, wie Quasiteilchen mit einem Raumzeitkristall interagieren.
„Wir schickten mehr Magnonen in das regelmäßige Muster von Magnonen in Raum und Zeit, und sie zerstreuten sich infolgedessen. Wie wir gezeigt haben, kann der Zeitkristall mit anderen Quasiteilchen wechselwirken. Co-Autor Nick Träger, Doktorand am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, sagte, dass dies noch niemand direkt demonstrieren könne, geschweige denn in einem Experiment, geschweige denn in einem Film.
Es besteht ein großes Interesse daran, wie Zeitkristallstrukturen für Kommunikations- oder Bildgebungstechnologien verwendet werden können, da Kristalle in einer Vielzahl von Technologien nützlich sind.
Quelle: iflscience.com
📩 25/03/2023 21:13