Wissenschaftler haben erfolgreich einen Raum-Zeit-Kristall eines Mikrometers erzeugt

Im Raum-Zeit-Kristall existiert die sich wiederholende Struktur von Atomen nicht nur im Raum, sondern auch in der Zeit. Die kleinsten Komponenten sind in ständiger Bewegung, bis sie nach einer bestimmten Zeit wieder in das ursprüngliche Muster übergehen.

Das Konzept der Raum-Zeit-Kristalle (STCs), dh der Translationssymmetrie, die Zeit und Raum bricht, wurde kürzlich vorgeschlagen und experimentell für Quantensysteme demonstriert. In einem Forschungsprojekt wurde in Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart, der Adam-Mickiewicz-Universität und der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Posen, Polen, erfolgreich ein Raumkristall mit einer Mikrometergröße aus Magnonen bei geschaffen Zimmertemperatur.

Darüber hinaus filmten sie die periodische magnetische Struktur in einem Film. Dies ist das weltweit erste Video eines Raum-Zeit-Kristalls.

Wissenschaftler nahmen das Video mit einem ultrapräzisen Röntgenmikroskop Maxymus auf. Im Film konnten Wissenschaftler zeigen, dass ihr Raum-Zeit-Kristall, der aus Magnonen besteht, mit anderen Magnonen interagieren kann, denen er begegnet.

Sie haben auch gezeigt, dass Raum-Zeit-Kristalle viel robuster und weiter verbreitet sind als bisher angenommen. Darüber hinaus hat es eine Größe erreicht, mit der etwas mit diesem magnonischen Raum-Zeit-Kristall gemacht werden kann. Dies kann zu vielen möglichen Anwendungen führen.

Nick Träger, Doktorand am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, sagte: ‘Wir haben das sich häufig wiederholende Muster von Magnonen in Raum und Zeit genommen, mehr Magnonen eingeschickt und uns schließlich zerstreut. So konnten wir zeigen, dass der Zeitkristall mit anderen Pinselpartikeln variieren kann. Bisher konnte es noch niemand direkt in einem Experiment zeigen, geschweige denn in einem Video. ‘

Für das Experiment platzierten die Wissenschaftler einen Magnetstreifen aus Material auf einer mikroskopischen Antenne. Sie senden dann einen Hochfrequenzstrom durch die Antenne. Dieses Mikrowellenfeld verursachte ein oszillierendes Magnetfeld, eine Energiequelle, die das Magnon des Streifens stimuliert.

Magnetische Wellen wandern im Streifen von links und rechts und kondensieren spontan in einem sich wiederholenden Muster in Raum und Zeit. Im Gegensatz zu trivialen stehenden Wellen wurde dieses Muster gebildet, bevor sich die beiden Wellen überhaupt treffen und interferieren konnten. Das Muster, das oft von selbst verschwindet und wieder auftaucht, muss daher ein Quanteneffekt sein.

Gisela Schütz, Direktorin des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme, Leiterin des Geschäftsbereichs Moderne magnetische Systeme, hinweisen die Einzigartigkeit der Röntgenkamera: ‘Es kann nicht nur die Wellenfronten mit einer sehr hohen Auflösung sichtbar machen, die 20-mal besser ist als das beste Lichtmikroskop. Dies ist sogar bei bis zu 40 Milliarden Bildern pro Sekunde und bei extrem hoher Empfindlichkeit gegenüber magnetischen Phänomenen möglich. ”

Zeitschriftenreferenz:
  1. Nick Träger et al. Realraumbeobachtung der Wechselwirkung zwischen Magnonen und angetriebenen Raum-Zeit-Kristallen. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.057201
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