Utrechtse onderzoekers maken ruimte-tijdkristal van natriumatomen

Afbeelding: De rood-gele lijnen tonen het ruimte-tijdkristal op verschillende tijden. De lichtbundel illustreert hoe Röntgenstralen zouden worden verstrooid door het kristal. De scherpe pieken op het projectiescherm geven het experimentele bewijs dat de structuur daadwerkelijk een kristal is in zowel ruimte als tijd.

Kristallen, zoals zout, suiker en ijs, hebben een zichzelf herhalende structuur in de ruimte en zijn zeer veelvoorkomend in het dagelijks leven. Tijdkristallen hebben een zichzelf herhalende structuur in de tijd en zijn slechts recent voor het eerst gemaakt in materialen die bestaan uit een groot aantal kleine magneetjes. Utrechtse onderzoekers zijn er voor het eerst in geslaagd om deze twee types kristallen te combineren, in een druppel van natriumatomen die is afgekoeld tot bijna het absoluut nulpunt. De onderzoekers publiceren hun resultaten vandaag in Physical Review Letters.

De druppel vormt bij zo’n lage temperatuur een zogenaamde supervloeistof waarin de atomen kunnen bewegen zonder wrijving te ondervinden. Dit voorkomt dat het ruimte-tijdkristal smelt en zorgt ervoor dat het voor een lange tijd kan bestaan. Aangezien de onderzoekers een niet-magnetische vloeistof gebruiken, laat het werk zien dat ruimte-tijdkristallen niet alleen in magnetische materialen voorkomen. Daarnaast is het werk van fundamenteel belang voor de studie van nieuwe fases van materie en kan het uiteindelijk zelfs leiden tot de creatie van zogenaamde atoomlasers met ongebruikelijke temporele eigenschappen.

Publicatie

Observation of a Space-Time Crystal in a Superfluid Quantum Gas
J. Smits, L. Liao, H. T. C. Stoof, and P. van der Straten
Physical Review Letters, 2018, Editor’s suggestion