物理学者が時空の結晶の構築を提案

最も単純で一般的な物体の 1 つが、一般的な結晶です。これは、規則正しく繰り返される 3 次元パターンで配列された原子の集合です。塩、雪の結晶、時計のクォーツはすべて結晶です。今年初め、ノーベル賞受賞者で MIT の物理学者フランク ウィルチェクは、4 次元も結晶化できると提唱しました。つまり、時空結晶が存在する可能性があるということです。そして今、物理学者のチームが、それを構築する方法を提案しました。

これは非常に奇妙だが、ウィルチェク氏が2月にarXivサーバーで発表した理論によれば、物理的には意味がある。時空結晶は、規則的で周期的な原子が規則的で周期的なパターンで動く物理的な物体にすぎない。外部からの入力がなくても、結晶は永遠に動き続ける。

基本的な時間結晶は、規則的に整列した原子が一定の間隔で同じ場所を回る円形の配列にすぎないかもしれない。現在、カリフォルニア大学バークレー校のトンカン・リーと数人の同僚は、まさにそのようなシステムを説明した。

彼らは、電磁場の中に閉じ込められたベリリウムイオンの雲が、円形のパターンを形成することを提案しています。イオンはすべて同じ電荷を持っているため、互いに反発し合い、自然に平衡状態になります。これは非常に単純なことです。

しかし、ウィルチェクの理論が正しければ、これらの高度に組織化された原子は、絶対零度近くまで冷却されても動き回ることになる。これは、磁場が原子をわずかに押して永久に動かすためである。原子が回転するという事実自体が、原子に時間的次元を与える。

ウィルチェクは、システムが最低エネルギー状態、おそらく絶対零度より少し高い状態にあると、空間で凍結されると主張している。したがって、システムが動くと、時間の対称性が破れる。たとえば、最も冷たく最低エネルギー状態でも電流を流す超伝導体を考えてみよう。(ウィルチェクの論文では、量子力学システムの時間要素についても議論されており、虚数時間、つまり iTime について考える必要があるため、ここではその点には触れない)。彼は、実際にそのようなシステムを構築する方法を決定できなかった。

Li らの回転するベリリウム原子は、それらが浮遊している電磁場が存在する限り、同じ速度で永遠に回転します。これは永久運動のように聞こえますが、これは永久運動装置ではありません。なぜなら、これらの原子から得られるエネルギー出力はなく、すでに可能な限り最低のエネルギー状態にあるからです。

実用的な意味合いは、より優れた時計にまで及ぶ可能性がある。つまり、永久に動き、永遠に規則的なパターンは、実に正確な時間計測装置となるだろう。必要なのは、本当に優れたイオントラップだけだ。

[PhysOrg経由]