Кристаллы времени — это странное состояние материи со свойствами, которые кажутся невозможными, но они были созданы. Теперь немецкие ученые создали эксперимент, который прослужит в 10 миллионов раз дольше, чем в предыдущих экспериментах.
Если бы мы хотели, чтобы повседневный предмет звучал как научно-фантастический, можно было бы сказать, что то, что мы обычно называем кристаллами, на самом деле является «космическими кристаллами». Эти вещи в ваших украшениях или просто в солонке приобретают свою форму благодаря тому, что их атомы располагаются по шаблону, который повторяется в пространстве.
Но поскольку пространство и время часто рассматриваются как два компонента одной и той же «ткани», Означает ли это, что существуют кристаллы с повторяющимися во времени узорами? Эту гипотезу выдвинул в 2012 году Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии и физик из Массачусетского технологического института.
Трудно понять, как это будет работать, но распространенная аналогия — представить себе миску с желе и представить, как она отреагирует на постукивание ложкой. Обычно можно ожидать, что он будет покачиваться несколько секунд, а затем остановится. Но если бы это желе было кристаллом времени, оно могло бы покачиваться после задержки, останавливаться, снова покачиваться, снова останавливаться и повторять процесс более или менее бесконечно, даже без каких-либо дальнейших действий со стороны другого касания.
Это может звучать неприятно похоже на вечный двигатель, но кристаллы времени на самом деле не нарушают никаких законов термодинамики, и количество энтропии в системе остается постоянным. Несколько лет ученые спорили о том, возможно ли их существование, пока в 2017 году команде наконец не удалось создать кристаллы времени в лаборатории. Более поздние исследования обнаружили их в детских наборах для выращивания кристаллов и процессорах квантовых компьютеров и даже наблюдали, как они взаимодействуют друг с другом.
Но эти примеры не отражают истинную суть кристалла времени, а лишь некоторые аспекты его рассинхронизации. Продолжая предыдущую аналогию, они должны были постукивать по желе один раз в секунду и наблюдать, как оно покачивается только каждые две секунды. Настоящий кристалл времени начал бы покачиваться сам по себе, а затем колебался бы по периодической схеме неопределенно долго. Впервые такой кристалл времени был продемонстрирован только в 2022 году, но он просуществовал всего несколько миллисекунд.
Этот похожий на пламя узор на самом деле представляет собой диаграмму, иллюстрирующую экспериментальные измерения колебаний кристалла времени, демонстрируя четкую закономерность. Дортмундский университет
Теперь ученые из Дортмундского университета в Германии создали кристалл, который служит в 10 миллионов раз дольше. Он сделан из арсенида индия-галлия, который затем постоянно освещается до тех пор, пока ядерный спин кристалла не станет поляризованным. Через некоторое время, по словам команды, ядро самопроизвольно начинает колебаться по предсказуемой схеме, в процессе, эквивалентном кристаллу времени. В своих экспериментах исследователи зафиксировали, что это продолжалось в течение 40 минут, но говорят, что потенциально оно может продолжаться гораздо дольше.
Команда утверждает, что временные рамки цикла кристалла можно изменить, изменив условия эксперимента. Его также можно заставить «растаять», что в данном случае означает потерю своей структуры и начало проявлять хаотическое поведение. Это может открыть новую область исследований.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics.
