Ajan Kiteet: Outoja Rakenteita - Vaihtoehtoinen Näkymä

Ajan Kiteet: Outoja Rakenteita - Vaihtoehtoinen Näkymä
Ajan Kiteet: Outoja Rakenteita - Vaihtoehtoinen Näkymä

Video: Ajan Kiteet: Outoja Rakenteita - Vaihtoehtoinen Näkymä

Video: Ajan Kiteet: Outoja Rakenteita - Vaihtoehtoinen Näkymä
Video: Religious Right, White Supremacists, and Paramilitary Organizations: Chip Berlet Interview 2024, Kesäkuu
Anonim

Teoreetikot uskovat, että jos kiteitä on kolmiulotteisessa tilassa, samat kiteet voivat olla olemassa myös ajassa.

Symmetria on yksi modernin fysiikan peruskäsitteistä. Se ylittää kaukana tavallisen spatiaalisen symmetrian rajat ja yksinkertaisesti sanottuna se säilyttää järjestelmän tiettyjen ominaisuuksien toiminnan tietyissä muunnoksissa.

Esimerkiksi riippumatta siitä, miten järjestelmä on avaruudessa suuntautunut, impulssin säilymislaki toimii edelleen sen hyväksi - näin avaruuden symmetria ilmenee. Samalla tavalla, kun aikaa muunnetaan (lähetetään), energiansäästölaki ilmenee järjestelmälle. Yleisesti ottaen Noetherin lauseen mukaisesti tietty säilyttämislaki vastaa kutakin symmetriatyyppiä. Se voidaan muotoilla ja päinvastoin symmetrisesti: luonnonsuojelulakit ovat seurausta perussymmetrialta.

Kuitenkin useita tapauksia tunnetaan ja että maailmankaikkeus ei osoita symmetriaa, mikä näyttää ilmeisesti johtuvan joistakin fyysisistä laeista ja periaatteista. Tätä ilmiötä kutsutaan spontaaniksi symmetrian rikkomiseksi: epäsymmetriset lopputilat näkyvät järjestelmässä, jota kuvaavat symmetriset lait ja tyydyttävät symmetriset alkuehdot.

Silmiinpistävin esimerkki symmetriasta on tutut kiteet niiden hyvin järjestetyllä hiukkasten järjestelyllä. Lisäksi itse liuoksen kiteytymisprosessia voidaan kutsua hyvin silmiinpistäväksi esimerkiksi spontaanista symmetrian hajoamisesta. Liuoksessa hiukkaset on järjestetty kaoottisesti, ja koko järjestelmä on minimitasolla. Hiukkasten välinen vuorovaikutus on symmetrinen kiertymien ja leikkausten suhteen. Sen jälkeen kun neste on kiteytynyt, syntyy tila, jossa nämä molemmat symmetriat rikkoutuvat: kiteessä olevien hiukkasten välinen vuorovaikutus ei ole symmetrinen.

Kiteitä ja niiden spatiaalista symmetriaa tutkitaan hyvin - mutta vasta äskettäin Yhdysvalloissa työskentelevät tutkijat Al Shapere ja Nobelin palkittu Frank Wilczek pohtivat, onko tällaisten jaksoittain järjestettyjen rakenteiden muodostuminen mahdollista avaruudessa, mutta ajassa, rakenteissa, jonka muodostumisen aikana tapahtuu sama spontaani symmetriamurtuma. Tutkijat ovat löytäneet positiivisen vastauksen tähän kysymykseen - eikä ole lainkaan yllättävää, että he kutsuivat tällaisia rakenteita "aikakiteiksi".

Monimutkaisten matemaattisten laskelmien avulla kirjoittajat osoittivat mahdollisuuden järjestelmän olemassaoloon minimitasolla energiatasoa, joka johtuisi tiettyjen jaksollisten rakenteiden muodostumisesta ei avaruudessa, mutta ajassa, epäsymmetriseen lopputilaan - aivan "ajan kristalliin". Meitä lähempänä olevalla tasolla tämä voi ilmetä jaksoittaisina muutoksina järjestelmän tietyissä termodynaamisissa ominaisuuksissa.