科學家們最近發(fā)現(xiàn)，類似的效果也可以在時間中得到見證。對稱性打破，顧名思義，只有在存在某種對稱性的地方才能出現(xiàn)。在時間領(lǐng)域，一個周期性變化的力量或能量源自然產(chǎn)生一個時間模式。

當一個由這種力驅(qū)動的系統(tǒng)面臨一個似曾相識的時刻時，對稱性就會被打破，但跟該力的周期不同。在過去十年中，“時間晶體”被作為物質(zhì)的一個新階段來追求，最近在隔離系統(tǒng)中的精心實驗條件下被觀察到。這些實驗需要極低的溫度或其他嚴格的條件，以減少不必要的外部影響。

為了讓科學家們更多地了解時間晶體并在技術(shù)中運用它們的潛力，他們需要找到產(chǎn)生時間晶體狀態(tài)并在實驗室外保持其穩(wěn)定性的方法。

本周發(fā)表在《Nature Communications》上的由加州大學河濱分校(UCR)領(lǐng)導的前沿研究已經(jīng)在一個沒有與周圍環(huán)境隔離的系統(tǒng)中觀察到了時間晶體。這一重大成就使科學家們離開發(fā)用于現(xiàn)實世界應用的時間晶體又近了一步。

這項研究的論文第一作者Hossein Taheri說道：“當你的實驗系統(tǒng)跟周圍環(huán)境有能量交換時，耗散和噪聲會攜手破壞時間秩序。在我們的光子平臺上，系統(tǒng)在增益和損耗之間取得了平衡，以創(chuàng)造和保存時間晶體?！?/p>

全光時間晶體是通過一個直徑為一毫米的盤狀氟化鎂玻璃諧振器實現(xiàn)。當被兩束激光轟擊時，研究人員觀察到次諧波尖峰或兩束激光之間的頻率音，這表明時間對稱性被打破，時間晶體產(chǎn)生。

UCR領(lǐng)導的團隊利用了一種叫做自注入鎖定的技術(shù)，它將兩束激光鎖定在諧振器上以實現(xiàn)對環(huán)境影響的穩(wěn)健性。這個系統(tǒng)的時間重復狀態(tài)的特征可以很容易地在頻域中得到測量。因此，擬議的平臺簡化了對這種新物質(zhì)階段的研究。

在不需要低溫的情況下，該系統(tǒng)可以被移到復雜的實驗室之外進行現(xiàn)場應用。這種應用之一可能是對時間的高度精確測量。由于頻率和時間是彼此的數(shù)學反數(shù)，所以測量頻率的準確性能實現(xiàn)精確的時間測量。

Taheri說道：“我們希望這個光子系統(tǒng)能被用于具有卓越穩(wěn)定性的緊湊型和輕型射頻源以及用于精確計時?！?/p>