Йельские физики обнаружили признаки кристалла времени в кристалле, который можно найти в детских наборах, - сообщает phys.org.
Временный кристалл или кристалл времени – это особый вид материи, резко изменяющийся при воздействии электромагнитного импульса.
Обычные кристаллы, такие как, например, соль или кварц, являются примерами трехмерных упорядоченных пространственных кристаллов. Их атомы расположены в повторяющейся системе, известной ученым уже столетие.
Временные кристаллы, впервые идентифицированные в 2016 году, отличаются по строению от обычных. Их атомы периодически вращаются - сначала в одном направлении, а затем в другом – из-за пульсирующей силы, переворачивающей их. Это то, что называется «тиканьем». Интересно также, что, «тиканье» во временном кристалле связано с определенной частотой происходит только на ней, даже если частота внешней силы немного отличается.
Ученые уверены, что понимание устройства и происхождения временных кристаллов может привести к улучшению некоторых механизмов – например, атомных часов, гироскопов и магнитометров, а также помочь в создании квантовых технологий. Министерство обороны США недавно объявило о программе финансирования дополнительных исследований кристаллов времени.
Исследование Йеля представляет собой второй известный в мире науки эксперимент, наблюдающий сигнальные признаки дискретного кристалла времени (discrete time crystal - DTC) в твердом теле. Предыдущие эксперименты привели к всплеску внимания со стороны средств массовой информации в прошлом году.
Студент Йеля Джаред Ровни вырастил кристаллы моноаммонийфосфата (monoammonium phosphate - MAP) для совершенно другого эксперимента. Считается, что их настолько просто вырастить, что они входят в наборы по выращиванию кристаллов для детей.
Тем не менее исследователи решили попробовать обнаружить признаки временного кристалла в кристалле MAP. Для этого они использовали ядерный магнитный резонанс. И признаки временного кристалла были обнаружены. «Наши кристаллографические измерения выглядели довольно впечатляюще с самого начала, - сказал профессор физики Йельского университета Барретт и добавил - наша работа предполагает, что сигналы временного кристалла можно обнаружить даже в кристалле из детского набора».
По мнению Барретта, это было неожиданно, поскольку ранее считалось, что кристаллы времени образуются только в кристаллах с более сложным внутренним устройством.
Однако, вопреки ожиданиям, обнаружение признаков дискретного кристалла времени не означает, что система имеет квантовую память о том, как она появилась. «Это подтолкнуло нас попробовать обнаружить «эхо» временного кристалла, которое позволило выявить скрытые соответствия и определенный квантовый порядок внутри системы», - добавил Ровни, также аспирант Йельского университета и ведущий автор исследований.
Барретт отметил, что результаты, полученные его командой в
сочетании с предыдущими экспериментами «представляют собой
загадку» для теоретиков, пытающихся понять, как формируются
временные кристаллы. Этот вопрос будет волновать ученых еще по
крайней мере несколько лет.
[Фото: phys.org]
