Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Quantensysteme: Zeitkristalle

In herkömmlichen Kristallen wiederholen sich räumliche Strukturen regelmäßig. Nun haben Physiker bei exotischen Materiezuständen eine ganz andere Art von Symmetrie entdeckt: in der Zeit!
Uhr mit rückwärtslaufender ZiffernblattspiraleLaden...

Kristalle sind die ordentlichsten Orte der Welt. Die Atome und Moleküle in ihrem Inneren sortieren sich von selbst zu überaus regelmäßigen, sich wiederholenden Strukturen. Auf die Weise wachsen oft auch größere feste Gebilde heran, die obendrein hübsch anzuschauen sind.

Seit jeher haben Menschen sich von Kristallen faszinieren lassen und sie als Juwelen geschätzt. Als Forscher sie im 19. Jahrhundert hinsichtlich ihrer Formen und ihrer Wirkungen auf Licht klassifizierten, brachte das die Mathematik und die Physik entscheidend voran. Im 20. Jahrhundert entwickelten sich dann zahlreiche technische Revolutionen, etwa die moderne Halbleiterelektronik, auf der Basis der quantenmechanischen Eigenschaften der Elektronen in Kristallen.

Im Lauf des letzten Jahrzehnts sind Physiker beim Verständnis der regelmäßigen Körper nun erneut einen wichtigen Schritt weitergekommen und dabei in eine ganz neue Dimension vorgestoßen. Der Weg dorthin begann bei einem grundlegenden Aspekt von Albert Einsteins Relativitätstheorie: Raum und Zeit sind eng miteinander verwoben. Daher liegt es nahe, zu fragen, ob es nicht nur im Raum Kristalle gibt, sondern auch Objekte vergleichbare Eigenschaften in der Zeit aufweisen können …

Juni 2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Juni 2020

Kennen Sie schon …

Spezial Physik - Mathematik - Technik 3/2020

Spektrum der Wissenschaft – Spezial Physik - Mathematik - Technik 3/2020: Grenzgänge der Physik

Grenzgänge der Physik: Zeitkristalle - Seltsame Ordnung in einer anderen Dimension • Supraleitung - Vorstoß zur Raumtemperatur • Quantengravitation - Widersprüche am Rand Schwarzer Löcher

August 2020

Spektrum der Wissenschaft – August 2020

Spektrum der Wissenschaft geht der Frage nach: Existiert ein neues Teilchen X17? Außerdem: Entstehung der Tiere, atomare Endlager, Wurmlöcher im Labor sowie Coronavirus Sars-CoV-2.

Der Atomkern

Spektrum Kompakt – Der Atomkern

Protonen, Neutronen, Quarks, Gluonen - allein die Bausteine zu kennen, reicht nicht. Denn viele rätselhafte Phänomene zeigen, dass Atomkerne mehr sind als die Summe ihrer Komponenten.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Choi, S.: Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system. Nature 543, 2017

Shapere, A., Wilczek, F.: Classical time crystals. Physical Review Letters 109, 2012

Wilczek, F.: Quantum time crystals. Physical Review Letters 109, 2012

Yao, N. Y., Nayak, C.: Time crystals in periodically driven systems. Reports on Progress in Physics 81, 2018

Zhang, J. et al.: Observation of a discrete time crystal. Nature 543, 2017