Zeitkristall (20657)

Video: You­Tube/Max-Planck-In­sti­tut für In­tel­li­gen­te Sys­te­me
Sound: me

Ein Zeit­kris­tall ist ein Quan­ten­sys­tem, das im Grund­zu­stand pe­ri­odi­sche Os­zil­la­ti­o­nen einer oder meh­re­rer phy­si­ka­li­scher Mess­grö­ßen auf­weist.

Der zeit­lich-pe­ri­odi­sche Grund­zu­stand ist damit ana­log zum räum­lich-pe­ri­odi­schen Zu­stand eines kon­ven­ti­o­nel­len Kris­talls. Beide Zu­stän­de kön­nen auch als Kon­se­quenz spon­ta­ner Sym­me­trieb­re­chung ver­stan­den wer­den. Wäh­rend im kon­ven­ti­o­nel­len Kris­tall die kon­ti­nu­ier­li­che Trans­la­ti­ons­sym­me­trie des Raums spon­tan ge­bro­chen ist, re­sul­tie­ren die Os­zil­la­ti­o­nen in einem Zeit­kris­tall aus einem spon­ta­nen Bruch der Zeit­trans­la­ti­ons­sym­me­trie.

Mitt­ler­wei­le ist be­kannt, dass Zeit­kris­tal­le in Sys­te­men mit kon­ti­nu­ier­li­cher Zeit­trans­la­ti­ons­sym­me­trie nicht mög­lich sind, doch gibt es Hin­wei­se auf ein ana­lo­ges Phä­no­men – den „dis­kre­ten Zeit­kris­tall“ – in pe­ri­odisch an­ge­reg­ten Sys­te­men mit dis­kre­ter Zeit­trans­la­ti­ons­sym­me­trie.1

Den bis­lang größ­ten Zeit­kris­tall ver­mel­de­te im Früh­jahr 2021 ein Team um Gi­se­la Schütz vom Max-Planck-In­sti­tut für In­tel­li­gen­te Sys­te­me in Stutt­gart. In ihrem Ver­such hat­ten die For­scher einen meh­re­re Mi­kro­me­ter lan­gen Strei­fen einer ma­gne­ti­schen Eisen-Ni­ckel-Le­gie­rung mit Mi­kro­wel­len an­ge­regt. Als die For­scher ihre Probe mit einem Rönt­gen­strahl ab­tas­te­ten, be­ob­ach­te­ten sie ein ma­gne­ti­sches Strei­fen­mus­ter, das pe­ri­odisch os­zil­lier­te: Die­sen Zeit­kris­tall konn­ten die For­scher sogar auf einem Video fest­hal­ten.2

Ver­wei­se:

  1. https://de.wi­ki­pe­dia.org/wiki/Zeit­kris­tall
  2. https://www.faz.net/ak­tu­ell/wis­sen/phy­sik-mehr/wie-ein-goo­gle-quan­ten­com­pu­ter-einen-zeit­kris­tall-er­zeugt-17683136-p2.html