参考消息网8月14日报道 据美国趣味科学网站7月11日报道，物理学家将原子膨胀到数百倍于其正常大小，从而创造出了一种曾经被认为不可能存在的奇异物质。

这种奇异物质相被称为时间晶体，是通过向铷原子发射激光，直到它们膨胀成激发态而产生的。

研究人员说，通过这样做，他们开辟了一条探索这种神秘晶体特性的新途径，这种晶体周期性地在两种状态之间循环，似乎永无止境，永远在运动，而且永远不会损失能量。

这项新技术成果7月2日发表在《自然·物理学》杂志上，它还可以帮助科学家制造更好的量子计算机。

“我们创建了一个新系统，它提供了一个强大的平台，可以加深我们对时间晶体现象的理解，其方式非常接近弗兰克·维尔切克的原始想法。”研究作者之一、维也纳大学物理学家托马斯·波尔在一份声明中说。

时间晶体是诺贝尔物理学奖得主维尔切克于2012年首次提出的，它是在时间上重复的粒子群，就像其他晶体(如食盐或钻石)在空间中重复一样。

这对物理学家来说令人兴奋。通常，物理定律在空间和(大多数情况下的)时间上是对称的，无论它们在空间和时间中的方向如何，都会产生相同的结果。

但是晶体打破了这种对称性，将自己排列在一个首选的空间方向上。这意味着，即使物理定律仍然是对称的，它们也会根据作用于晶体的方向产生不同的结果。

就像晶体在空间中打破对称性一样，时间晶体在时间中也打破了对称性。它们以量子力学允许的最低能量存在，并且在两种状态之间振荡而不会减速。

这些非凡的特性使得许多人认为，时间晶体是违反热力学第二定律的永动机，但事实并非如此。这些由激光驱动的晶体根本不会失去或获得能量——激光照射到它们身上只会使它们重复其两步移动。这意味着，就像许多仅包含少量原子的系统一样，第二定律不适用于它们。

自维尔切克提出这一概念以来，许多时间晶体已经被制造出来，每种晶体都为观察这种奇异的物质相提供了独特的窗口。为了制造出自己的时间晶体，这项新研究的研究人员转向了被激发成所谓的里德堡态的铷原子。

通过向装满铷原子的玻璃容器发射激光，物理学家向气体注入了大量过剩能量。激光激发了原子中的电子，导致原子核与电子外壳之间的空间膨胀到正常大小的数百倍。这就导致了一些非常有趣现象的发生。

“如果我们玻璃容器中的原子处于这样的里德堡态，并且它们的直径变得巨大，那么这些原子之间的力也会变得非常大，”波尔说，“这又反过来又改变了它们与激光之间相互作用的方式。如果你选择激光的方式使它能够同时激发每个原子中的两个不同的里德堡态，那么就会产生一个反馈环，从而导致在两个原子态之间的自发振荡。这反过来也会导致振荡光吸收。”

换句话说，这个玻璃容器内出现了一个时间晶体。

“这实际上是一个静态实验，没有对系统施加任何特定的节奏，”波尔补充道，“光与原子之间的相互作用始终相同，激光束具有恒定的强度。但令人惊讶的是，到达玻璃容器另一端的强度开始以高度规则的模式振荡。”

在创造了新型时间晶体后，研究人员将继续对其进行试验和测试。他们提出，它可用于制造新的高灵敏度传感器，同时帮助科学家更好地理解量子同步——一种可以使量子系统同步行动的现象，这将有助于开发更好的量子计算机。