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.