Вчені з Нью-Йоркського університету (NYU) продемонстрували класичний кристал часу з використанням напрочуд простих матеріалів: динаміків і полістирольних кульок. Цей прорив ставить під сумнів ідею про те, що кристали часу є суто квантовими явищами, і пропонує нову, доступну платформу для вивчення складних фізичних взаємодій.
Що таке кристали часу?
Кристали часу — це не об’єкти, а скоріше незвичайний стан матерії, в якому візерунки повторюються не лише в просторі (як у звичайних кристалах), а й у часі. Традиційні кристали впорядковують атоми в повторювані просторові шаблони, але часовий кристал коливається з постійним часовим шаблоном, який виходить із самої системи, без необхідності зовнішніх впливів для його підтримки. Це порушує симетрію часу, що означає, що система не покладається на годинник, який цокає, щоб підтримувати свій ритм.
Ця поведінка була вперше теоретизована в 2012 році, і більшість експериментальних прикладів покладаються на заплутані квантові стани. Відкриття команди Нью-Йоркського університету є важливим, оскільки це класична версія, тобто не залежить від квантової механіки.
Як проводився експеримент
Дослідники Міа Моррелл, Ліла Елліотт і Девід Грір натрапили на цей ефект під час вивчення неповернених взаємодій. Вони використовували крихітні полістирольні кульки (розміром міліметра), які утримувалися на місці стоячими звуковими хвилями. Ці м’ячі ідеальні, тому що вони досить легкі, щоб підніматися під час звуку, але достатньо жорсткі, щоб зберігати свою форму під впливом акустичних сил.
Ключовим моментом є те, що кулі не зовсім однакові. Трохи більша куля чинить сильніший тиск на меншу, ніж навпаки. Цю невзаємну взаємодію, коли сили не врівноважені, зазвичай важко виділити, але ця установка робить це очевидним.
Коли масиви гучномовців створювали збалансовану стоячу хвилю і вводили кульки, вони починали коливатися за повторюваною схемою. Важливо зазначити, що ці вібрації виникли без зовнішнього струсу або рушійної сили. Система перейшла в стабільне коливання, яке тривало годинами.
Чому це важливо
Простота експерименту вражає. Це доводить, що поведінка кристала часу не обмежується високотехнологічними квантовими установками. Це відкриває двері для вивчення неповоротно-поступальних взаємодій у макроскопічному масштабі, які часто ігноруються в складних системах.
Відкриття викликає цікаві питання про те, чи існують подібні принципи в інших сферах, таких як біологічні системи. Наприклад, деякі біохімічні взаємодії в організмі є незворотними, що свідчить про те, що кристалоподібна динаміка часу може відігравати певну роль у біологічних ритмах.
«Чудове в нашій системі те, що вона неймовірно проста». – Девід Грір, фізик Нью-Йоркського університету
Поки що практичне застосування залишається незрозумілим, але експеримент показує, що вивчення екзотичної фізики не завжди вимагає передових технологій. Іноді все, що вам потрібно, це піна і сабвуфер.
