Comment construire un cristal espace-temps

Il y a quelques mois, nous avons examiné la notion de cristaux temporels, une idée avancée par le physicien lauréat du prix Nobel Frank Wilczek et son ami Al Shapere.

Ces gars ont examiné les propriétés fondamentales des cristaux spatiaux ordinaires et ont demandé pourquoi des objets similaires ne pouvaient pas exister dans la dimension du temps à la place.

L'une des propriétés de base des cristaux spatiaux est qu'ils se forment lorsqu'un système tombe à son état d'énergie le plus bas possible. Ils ne sont pas le résultat d'ajouter de l'énergie à un système, mais de la soustraire. Tout.

Une autre propriété fondamentale est que lorsque ces objets atteignent leur configuration d'énergie la plus basse, leur symétrie s'effondre. Au lieu d'être les mêmes dans toutes les directions, comme les lois de la physique, ces objets ne deviennent les mêmes que dans quelques directions. C'est cette brisure de symétrie et la structure périodique qu'elle produit qui définit les cristaux.

Wilczek et Shapere ont soutenu de manière convaincante qu'il n'y a aucune raison pour que des structures périodiques similaires ne puissent pas exister dans le temps. Et ils ont dit que les trouver donnerait aux physiciens une nouvelle façon d'étudier le processus de bris de symétrie et les lois de la physique qui le sous-tendent.

Il y avait juste un problème, cependant. Ces gars n'avaient pas trouvé comment construire un cristal temporel.

Cela change aujourd'hui avec le travail de Tongcang Li à l'Université de Californie à Berkeley et de quelques copains qui disent avoir trouvé comment le faire. Ces gars disent qu'ils savent comment créer un objet dans son état d'énergie le plus bas qui montre une structure périodique à la fois dans l'espace et dans le temps - un cristal d'espace-temps.

Leur idée est remarquablement simple. Leur cristal spatio-temporel est constitué d'un nuage d'ions béryllium piégés dans un champ électromagnétique circulaire. Les ions se repoussent naturellement et forment ainsi spontanément un cercle. C'est un type de cristal ionique spatial, avec lequel les physiciens jouent depuis des années.

Cependant, si Wilczek et Shapere ont raison, cet anneau d'ions devrait tourner, même lorsqu'il est refroidi presque jusqu'au zéro absolu. Un tel anneau tournant est périodique à la fois dans l'espace et dans le temps et devient ainsi un cristal spatio-temporel.

L'idée d'un anneau en rotation permanente pourrait avoir des parallèles inconfortables avec un dispositif à mouvement perpétuel. Mais un cristal d'espace-temps ne viole aucune loi de la physique. C'est parce qu'il existe dans son état d'énergie le plus bas et ne peut donc pas travailler - l'énergie ne peut pas être extraite de ce système même s'il est en mouvement.

C'est plus qu'une simple curiosité. L'une des raisons pour lesquelles les cristaux d'espace-temps sont intéressants est que leur périodicité dans le temps en fait des horloges naturelles. Il devrait donc y avoir beaucoup de gens avec plus qu'un passage intéressant pour en faire un.

Et cela devrait être le plus tôt possible. Le cristal espace-temps de Tongcang and co devrait être possible de fabriquer maintenant en utilisant des pièges à ions de pointe. Ils ne voudront pas que quelqu'un leur vole une marche, donc il y a de fortes chances que Tongcang et ses co soient en construction maintenant. Peut-être qu'ils ont maintenant un cristal d'espace-temps dans leur laboratoire.

Si tel est le cas, nous devrions lire les détails du premier cristal espace-temps dans les jours et les semaines à venir.

Réf : arxiv.org/abs/1206.4772 : Cristaux espace-temps de tonnes piégées

cacher