Открытие новых кристаллов времени

Странная форма материи, называемая кристаллом времени, недавно появилась в двух новых местах. Ученые создали такой кристалл в моноаммонийфосфате, о чем сообщалось в майском номере журнала Physical Review Letters, а другая группа создала его в жидкой среде, содержащей звездообразные частицы — эта публикация появилась в Physical Review.

В отличие от других известных примеров, кристалл времени из моноаммонийфосфата он был изготовлен из твердого материала с упорядоченной физической структурой, т.е. традиционного кристалла. Остальные материалы, из которых до сих пор формировались кристаллы времени, были разупорядочены. Ученые впервые создали кристаллы времени в 2016 году. Один из них был сделан из алмаза с дефектами, другой — с использованием цепочки ионов иттербия.

Обычные кристаллы, такие как соль и кварц, являются примерами трехмерных, упорядоченных пространственных кристаллов. Их атомы образуют повторяющуюся систему, известную ученым десятилетиями. Кристаллы времени разные. Их атомы периодически колеблются сначала в одну, а затем в другую сторону, возбуждаемые пульсирующей магнитной силой (резонанс). Это называется «тиканье».

Тикание в кристалле времени заключено в пределах определенной частоты, хотя взаимодействующие импульсы имеют разный резонанс. Например, атомы в кристаллах времени, исследованных в одном из прошлогодних экспериментов, вращались с частотой лишь в половину частоты пульсаций воздействующего на них магнитного поля.

Ученые говорят, что понимание кристаллов времени может привести к усовершенствованию атомных часов, гироскопов и магнитометров, а также помочь в создании квантовых технологий. Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов США (DARPA) объявило о финансировании исследований одного из самых странных научных открытий последних лет.

— сказал Gizmodo руководитель программы DARPA, Д-р Роза Алеханда Лукашев. По ее словам, подробности этих исследований являются конфиденциальными. Можно только заключить, что это атомные часы нового поколения, более удобные и стабильные, чем используемые в настоящее время сложные лабораторные установки. Как известно, такие таймеры используются во многих важных военных системах, включая, например, GPS.

лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек

Прежде чем кристаллы времени были фактически открыты, они были задуманы теоретически. Его изобрел несколько лет назад американец, лауреат Нобелевской премии. Фрэнк Вильчек. Короче говоря, его идея заключается в нарушении симметрии, как в случае с фазовыми переходами. Однако в теоретических кристаллах времени симметрия была бы нарушена не только в трех пространственных измерениях, но и в четвертом — во времени. Согласно теории Вильчека, темпоральные кристаллы имеют повторяющуюся структуру не только в пространстве, но и во времени. Проблема в том, что это подразумевает колебание атомов в кристаллической решетке, т.е. движение без энергоснабжениято, что считалось физиками невозможным и невозможным.

Хотя мы до сих пор не знаем кристаллов, которые хотел знаменитый теоретик, и, вероятно, никогда не узнаем, в 2016 году физики из Университета Мэриленда и Гарвардского университета построили «разрывные» (или дискретные) кристаллы времени. Это системы атомов или ионов, демонстрирующие коллективное и циклическое движение, ведущие себя как ранее неизвестное новое состояние материи, устойчивое к малейшим возмущениям.

Хотя и не так необычно, как проф. Вильчек, недавно обнаруженные кристаллы времени достаточно интересны, чтобы привлечь военный интерес. И это кажется достаточно значимым.