Ce s-a întâmplat după ce o echipă de fizicieni a construit un cristal spațiu-timp?

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Fizicienii au construit un cristal spațiu-timp și apoi l-au privit cum se topește. În mod obișnuit, topirea este privită ca un proces simplu, în care un material solid își pierde treptat structura ordonată și se transformă în lichid. Însă fizicienii au descoperit că există un tip exotic de materie care se comportă complet diferit: într-un cristal de spațiu-timp, ordinea din spațiu și cea din timp pot dispărea independent una de cealaltă.

Fizicienii au construit un cristal spațiu-timp și apoi l-au privit cum se topește. Pentru prima dată, cercetătorii de la Universitatea Shanghai Jiao Tong (China) au observat experimental cum se topește un astfel de cristal. Folosind un dispozitiv de laborator alcătuit din sute de discuri din plastic așezate pe o placă vibrantă, ei au constatat că procesul are loc în trei etape distincte.

Rezultatele au fost publicate în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ce este un cristal de spațiu-timp?

În fizică, termenul „cristal” nu se referă neapărat la mineralele transparente, ci la un material ai cărui atomi sunt aranjați într-o rețea tridimensională extrem de ordonată, care se repetă periodic în spațiu.

Un cristal spațiu-timp merge însă mai departe: structura sa se repetă atât în spațiu, cât și în timp. Cu alte cuvinte, particulele nu doar ocupă poziții regulate, ci oscilează într-un ritm stabil care se repetă continuu, explică ScienceAlert.

Aceste sisteme sunt dificil de studiat, deoarece sunt greu de creat și de menținut stabile. Din acest motiv, cercetătorii au ales să analizeze un model clasic, mai ușor de controlat în laborator.

Experimentul a folosit o placă plană care vibra de 100 de ori pe secundă. Pe suprafața acesteia au fost plasate mici discuri din plastic prevăzute cu șase piciorușe înclinate. Fiecare vibrație producea mici lovituri ale discurilor pe placă, generând o mișcare aparent haotică.

Totuși, atunci când numărul discurilor era suficient de mare, acestea începeau să se organizeze spontan într-o rețea triunghiulară. Mai mult, întreaga structură se rotea lent ca un corp rigid, efectuând o rotație completă în aproximativ cinci ore. Acest ritm era complet diferit de vibrația rapidă a plăcii, ceea ce înseamnă că apărea spontan, fără a fi impus direct de către sistemul de antrenare.

Fizicienii au construit un cristal spațiu-timp și apoi l-au privit cum se topește. Ce au observat?

Pentru a observa topirea cristalului, cercetătorii au redus densitatea sistemului prin îndepărtarea unei părți dintre discuri. În loc să se dezintegreze treptat, structura și-a pierdut ordinea în trei faze bine delimitate.

În prima etapă, sincronizarea temporală s-a deteriorat doar în anumite regiuni, în timp ce restul cristalului continua să oscileze normal. În a doua etapă, ritmul comun s-a pierdut complet, însă structura spațială a cristalului a rămas în mare parte intactă. Abia în ultima fază s-a destrămat și rețeaua de particule, care s-a transformat într-o stare asemănătoare unui fluid dezordonat.

Analiza a arătat că cele două tipuri de ordine dispar prin mecanisme diferite. Ordinea temporală se pierde deoarece interacțiunile dintre particule devin mai slabe, în timp ce ordinea spațială este distrusă de propagarea defectelor prin rețeaua cristalină. Acest lucru sugerează că regulile care guvernează organizarea în timp sunt diferite de cele care controlează organizarea în spațiu.

Autorii subliniază că nu toate cristalele spațiu-timp se vor topi în același mod. Totuși, studiul demonstrează că ordinea din spațiu și cea din timp se pot separa în timpul procesului de topire, deschizând noi direcții de cercetare privind tranzițiile de fază și comportamentul acestor forme neobișnuite de materie.

Vă recomandăm să citiți și:

O axă misterioasă ce străbate Universul se aliniază cu Sistemul Solar, iar nimeni nu știe de ce

Test de cultură generală. De ce galaxiile au forme diferite?

Astronomii au observat cea mai slabă exoplanetă văzută vreodată de pe Pământ, după un deceniu în care a „stat ascunsă”

NASA a selectat patru noi misiuni pe Lună pentru o viitoare bază permanentă