Єльські фізики розкрили натяки на кристал часу - форму матерії, яка отримує енергію з розлому в симетрії часу, і являє собою особливу форму вічного руху.
Це відкриття означає, що тепер є нові головоломки, з точки зору того, як формуються кристали часу.
Звичайні кристали, такі як сіль або кварц, є прикладами тривимірних впорядкованих просторових кристалів. Їхні атоми розташовані в повторюваній системі, і добре відомі вченим.
Тимчасові кристали, вперше ідентифіковані в 2016 році, різні. Їх атоми обертаються періодично, спочатку в одному напрямку, а потім в іншому, оскільки пульсуюча сила використовується для їх перевороту. Це так зване «тікання». Крім того, тікання в тимчасовому кристалі блокується на певній частоті, навіть коли імпульсні переходи недосконалі.
Вчені кажуть, що розуміння тимчасових кристалів може призвести до поліпшення атомних годинників, гіроскопів і магнітометрів, а також допомогти у створенні потенційних квантових технологій. Міністерство оборони США нещодавно оголосило про програму фінансування додаткових досліджень систем кристалів часу.
Нові результати описані в двох дослідженнях, один в Physical Review Letters, а інший в Physical Review B. Дослідження являють собою другий відомий експеримент, що спостерігає сигнатуру для дискретного кристала часу (DTC) в твердому тілі. Попередні експерименти призвели до великої уваги з боку засобів масової інформації минулого року.
"Ми вирішили спробувати знайти підпис DTC, - сказав професор фізики Єльського університету Шон Барретт, керівник двох нових досліджень. «Мій студент Джаред Ровні вирощував кристали моноамонійфосфату (MAP) для зовсім іншого експерименту, тому у нас був один кристал в нашій лабораторії».
Кристали MAP вважаються настільки легкими для зростання, що іноді вони включаються в комплекти для вирощування кристалів, призначені для студентів. Було б незвично знайти сигнатуру часу в кристалі MAP, пояснив Барретт, оскільки вважалося, що кристали часу утворюються в кристалах з більш вираженим внутрішнім «безладом».
Дослідники використовували ядерний магнітний резонанс (ЯМР) для пошуку сигнатури DTC і швидко знайшли її. «Наші кристалографічні вимірювання виглядали досить вражаюче з самого початку», - сказав Барретт. «Наша робота передбачає, що підпис DTC може бути знайдена, в принципі, шляхом пошуку в наборі для вирощування» дитячого «кристала».
Сталася ще одна несподівана річ. «Ми зрозуміли, що просто знайти підпис DTC не обов'язково доводить, що система мала квантову пам'ять про те, як вона з'явилася», - сказав один із співавторів дослідження. «Це підштовхнуло нас на те, щоб спробувати» відлуння «часу, яке виявило прихований зв'язок або квантовий порядок всередині системи», - додав Ровні, аспірант Єльського університету і провідний автор досліджень.
Барретт зазначив, що результати його команди в поєднанні з попередніми експериментами «являють собою загадку» для теоретиків, які намагаються зрозуміти, як формуються тимчасові кристали.
«Занадто рано говорити, якою буде резолюція для нинішньої теорії дискретних кристалів часу, але люди будуть працювати над цим питанням, принаймні, в найближчі кілька років», - сказав Барретт.
