科學家終於爲神祕的時間晶體找到了應用方向，而且一般人絕對想不到——一種化合物被發現可以當肥料使用，或用來爲孩子們演示晶體生長的教學工具。

這種化合物是磷酸一銨(MAP)。要說怎麼得到的這種時間晶體，耶魯大學的物理學家們發現自己也是滿腦袋問號。

在普通晶體中，原子排列成固定的網格結構，如金剛石或石英晶體的原子晶格。這些重複的晶格可以在配置上有所不同，但它們不會四處移動——它們僅在空間上重複，但在時間上仿若靜止。

時間晶體是不同的事物。在2012年首先被物理學家按照抽理論預言其存在，並於2016年，進一步確定了它們所具有的相當奇異的特性。

肉眼看來，它們就像普通的晶體。但實際上，它們的原子是處於週期擺動中的——朝着一個方向旋轉，當它們暴露在翻轉了自旋方向的電磁脈衝下時，就會朝另一個方向旋轉。

即使脈衝是極度不規則的，晶體原子的振盪——研究人員稱之爲時間晶體的“滴答作響”聲 ——也被鎖定在一個特定的非常規律的頻率上。

因爲它們是非常新穎的概念，所以離散時間晶體(DTC)很少被觀察到，而且在哈佛大學的物理學家用氮空位鑽石創建時間晶體之前，我們只有唯一一個固態時間晶體的實例。

第一個成功的實驗。2016年馬里蘭大學展示了一系列鐿原子的時間晶體行爲。

儘管受到馬里蘭和哈佛大學實驗的啓發，耶魯大學發現的新一代晶體與前兩個發現又有所不同。

“我們決定嘗試尋找自己DTC特徵，”新論文的兩位資深作者之一，物理學家Sean Barrett說，“我的學生Jared Rovny在實驗室裏生長出了一種完全不同的磷酸一銨(MAP)晶體，所以我們碰巧得到了一個。”

MAP晶體非常容易生長，並且網上可以找到說明和培養試劑。由於其隨處可見，它絕對是一個令人意想不到的所在，可以在它身上找到時間晶體的特徵。

以前，人們認爲時間晶體只會出現在更混亂的環境中。

然而，將磷酸一銨晶體進行核磁共振後，團隊發現了清晰的時間晶體特徵——晶體內部高度有序的空間結構。

“我們的晶體測量結果看起來非常驚人。”Barrett說。 “我們的工作表明，原則上可以通過考察初始晶體的生長條件來發現DTC簽名特徵。”

時間晶體在實際應用中具有巨大潛力。它們可以用來改進我們當前的原子鐘技術——複雜的時鐘，現階段我們可能達到的最準確的時間指示工具。

他們還可以改進諸如陀螺儀之類的技術，以及依賴原子鐘的系統，如GPS——並且有助於設計量子糾纏實驗。即使是DARPA美國國防高級研究計劃局也在時間晶體的研究中投入了資源——儘管他們對於這個問題仍然保持謹慎的態度。

所以它們出現在這樣一種普通的或看似普通的晶體中，所代表的可能性令人非常興奮。

但這項工作也提出了一個難題。如果時間晶體能夠在普通晶體中的有序空間排列中發生，物理學家將不得不進一步做出解釋：它們怎麼發生的？——以及爲什麼其他的普通晶體不顯示出時間晶體的特徵。

Barrett說：“現在談論時間晶體理論的解決方案還爲時尚早，但至少在未來幾年內人們會持續地關注這個問題。”

該研究發表在兩份期刊上，即物理評論快報和物理評論B。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發佈。