Voor de eerste keer ooit, wetenschappers zijn getuige geweest van de interactie van een nieuwe fase van materie die bekend staat als "tijdkristallen".

De vondst, gepubliceerd in Natuurmaterialen , kan leiden tot toepassingen in de verwerking van kwantuminformatie, omdat tijdkristallen automatisch intact blijven - coherent - in verschillende omstandigheden. Het beschermen van de samenhang is de grootste moeilijkheid die de ontwikkeling van krachtige kwantumcomputers belemmert.

Dr. Samuli Autti, hoofdauteur van Lancaster University, zei:"Het beheersen van de interactie van twee tijdkristallen is een grote prestatie. niemand had twee tijdkristallen in hetzelfde systeem waargenomen, laat staan ​​ze met elkaar zien omgaan.

"Gecontroleerde interacties zijn het nummer één item op het verlanglijstje van iedereen die een tijdkristal wil gebruiken voor praktische toepassingen, zoals kwantuminformatieverwerking."

Tijdkristallen verschillen van een standaard kristalachtige metalen of gesteente dat is samengesteld uit atomen die in een regelmatig herhalend patroon in de ruimte zijn gerangschikt.

Voor het eerst getheoretiseerd in 2012 door Nobelprijswinnaar Frank Wilczek en geïdentificeerd in 2016, tijdkristallen vertonen de bizarre eigenschap constant te zijn, beweging in de tijd herhalen ondanks geen externe input. Hun atomen oscilleren constant, draaien, of eerst in één richting bewegen, en dan de andere.

Een internationaal team van onderzoekers uit Lancaster, Yale, Royal Holloway Londen, en Aalto University in Helsinki hebben tijdkristallen waargenomen met behulp van Helium-3, een zeldzame isotoop van helium met één ontbrekend neutron. Het experiment werd uitgevoerd aan de universiteit van Aalto.

Ze koelden supervloeibaar helium-3 af tot op een tienduizendste graad van het absolute nulpunt (0.0001K of -273,15 °C). De onderzoekers creëerden vervolgens twee tijdkristallen in het superfluïde, en liet ze elkaar aanraken.

De wetenschappers observeerden dat de twee tijdkristallen op elkaar inwerkten en samenstellende deeltjes uitwisselden die van het ene tijdkristal naar het andere vloeiden, en terug - een fenomeen dat bekend staat als het Josephson-effect.

Tijdkristallen hebben een groot potentieel voor praktische toepassingen. Ze zouden kunnen worden gebruikt om de huidige atoomkloktechnologie te verbeteren - complexe uurwerken die de meest nauwkeurige tijd bijhouden die we mogelijk kunnen bereiken. Ze zouden ook technologie kunnen verbeteren, zoals gyroscopen, en systemen die afhankelijk zijn van atoomklokken, zoals GPS.