北卡罗来纳州立大学的莱克斯·肯珀 荣誉:佩克斯上的约翰尼斯·普莱诺 相变是物理学和化学的基础
例如，我们都熟悉水的不同相态，但是粒子系统改变它的外观和行为的想法在科学中是普遍存在的
虽然我们知道水变成冰的结果，但精确的过程会产生许多不同种类的冰:有时冰是透明的，有时不是，这种差异与你如何冷冻它有关
因此，研究相变是如何发生的告诉我们很多关于基础物理的知识，以及由此产生的两边的相位
在量子物理学层面，同样的想法也适用
当我们在临界温度上缓慢改变温度时，我们可以看到系统从一种状态到另一种状态的变化；例如，我们可以看到物质变得坚硬，就像我们可以观察冰的形成一样
但是我们看不到原子层面的细节
在这项工作中，我们能够克服这一点，并打开一扇窗户，了解原子如何在原子(皮秒)时间尺度上从系统的一个阶段重新排列到另一个阶段
在这项特殊的工作中，我们研究了英语三级考试
它是稀土三碲化物这一大类材料的一部分
如果你在高温下观察它的原子结构，这种材料就像一个堆叠的正方形网
随着温度的降低，正方形变成了长方形
有两个方向可以发生这种情况(我们称之为A和B)，但材料只选择一个
哪一个取决于偶然事件——材料中由缺陷引起的局部应力和应变
在实验中，我们使用超短强激光脉冲将系统从“A”矩形状态中短暂取出，并观察它如何尝试进行改造
由于对两种矩形状态都没有特别强的驱动力，系统形成了A和B两种矩形
当其中一个矩形(在皮秒原子时标上)支配另一个矩形时，“错误”状态的小水坑仍然存在，很难摆脱，并且持续纳秒(长100倍)
这些结果告诉我们相变是如何发生的基本方面，材料的各个部分是如何相互“对话”以排列它们的原子，从而使模式匹配，以及发生这一切的能量景观是什么
当我们知道量子材料发生了什么，以及它们如何在原子水平上改变它们的状态时，我们可以利用这些知识来开发新的更好的设备，比如磁共振成像机和更好的计算机内存
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