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物理学家根据优雅的卫星舞蹈梦想水晶

点击量:   时间:2017-12-18 01:01:05

作者:Lisa Grossman水晶的名片是它不规则的原子或分子的规则重复模式但现在,一个物理学家团队已经提出了一种新型晶体,它可以从其组件的精心组合运动中获得这些结构称为编舞水晶,在任何特定时刻都可能看起来很混乱,但如果你随着时间的推移观察它们会显示出对称的重复图案加拿大滑铁卢周界理论物理研究所的Latham Boyle说:“由于成分中的运动,你可以获得比快照中更高的对称性”博伊尔提出了这个想法,同时试图设计一个未来的引力波探测器,即爱因斯坦广义相对论所提出的时空波纹,但尚未被发现,尽管最近有传闻称一种可能性涉及三颗卫星,它们可以探测到它们之间距离的微小变化,这种变化将由通过的引力波引起上个月发射的LISA Pathfinder卫星是这种天文台的前身但由于这三颗卫星总是形成一个三角形,因此需要时间来扫过太空您需要至少四颗卫星才能获得通过波的即时图像 “看起来太过于未来,无法真正完成细节,但我无法抗拒最简单的情况,”莱瑟姆说 “我很快就意识到答案是什么并不明显”他开始寻找最对称的方式来安排四颗卫星,其中对称性被定义为你可以移动或旋转系统的方式的数量,并让它保持不变看起来一样对于四个静态点,最对称的排列是正四面体,看起来像三角形金字塔旋转或反射这种实体有24种不同的方法,而不会明显改变它不幸的是,一旦你让点在圆形或椭圆形轨道上移动,就无法保持3D形状 “这令人失望,”博伊尔说 “但后来我想,也许我对我要求的轨道太过刻板了也许它在更动态的意义上是对称的“想象一下,如果你是其中一颗卫星上的宇航员,并拍摄了你从宇宙飞船窗口看到的一切博伊尔说,如果以后观看电影的其他人无法分辨你所使用的卫星,那么这种卫星配置具有动态对称性将通常的旋转和反射对称性与时间上的变化或反射的新对称性相结合,创造了博伊尔和他的同事们所谓的舞蹈对称性这样定义,有48种方法可以转换四颗卫星的布置而不改变它们的外观 - 比静态方案更加对称 “事实证明,它比我预期的更具对称性,比我想象的还要多,”博伊尔说麻省理工学院的Frank Wilczek说:“这令人鼓舞”他提出了一种“时间水晶”的概念,它与普通晶体在太空中的方式具有时间对称性 “当你开始玩这些游戏时,它表明你可以获得一些非常有趣的结构”Boyle和他的同事们将这些“舞蹈水晶”推广到其他形状的类似物他们推测这些东西可以在实验室中建造,也许是通过使用捕获原子的光学晶格,甚至是它们可以在自然界中出现的光学晶格这个想法有先例:quasicrystals,有序但非重复的模式,首先在理论上提出,然后在实验室建立(获得他们的发现者诺贝尔奖),最后自然地发现在一个落在遥远的陨石的陨石俄罗斯东北部的一部分具有高对称度的普通晶体在诸如数据压缩和弦理论等意想不到的地方也具有有趣的应用 “我们有这样的梦想,这些舞蹈格子是相似的,”博伊尔说 “谁知道希望他们可以拥有除组织卫星之外的其他应用“期刊参考:物理评论快报,DOI:10.1103 / PhysRevLett.116.015503图片来源:L. Boyle等,物理莱特牧师 (2016)/ L. Boyle / Perimeter Institute关于这些主题的更多信息: