Oamenii de știință au descoperit un nou mod de a ordona timpul

Un cristal al timpului a dezvăluit un nou mod în care materia poate măsura timpul.

Noile experimente au demonstrat existența cristalului rondeau al timpului – un cristal al timpului care se repetă în timp, dar niciodată exact în același mod. Rezultatul este haos pe termen scurt, dar pe intervale de timp mai lungi, apare ordinea.

• Ce se află în interiorul găurilor negre? Iată noua ipoteză propusă de cercetători!
• Un studiu major asupra bolii Parkinson dezvăluie diferențe semnificative între bărbați și femei

„În această lucrare, dezvăluim existența unor noi tipuri de ordine temporală, rezultate din acționări externe nestructurate, dar care nu sunt periodice,” scrie o echipă de fizicieni condusă de Leo Joon Il Moon de la Universitatea din California, Berkeley, și Paul Schindler de la Institutul Max Planck pentru Fizica Sistemelor Complexe din Germania.

„Experimentele noastre arată că spargerea periodicității acționării poate duce la noi forme exotice de ordine temporală parțială.”

Cristalele timpului, prezise pentru prima dată de fizicianul teoretician american Frank Wilczek în 2012, înainte de a fi observate pentru prima dată în 2016, aduc o complexitate suplimentară matricei atomice cu model, care formează solidele obișnuite, scrie ScienceAlert.

Materialele cristaline precum diamantul, cuarțul și sarea constau din rețele atomice tridimensionale, în care aranjamentul atomilor se repetă. Orice secțiune a rețelei plasată peste alta se va potrivi, dar numai dacă este suprapusă perfect.

Noi forme exotice

Un cristal al timpului descrie particulele care se mișcă prin secvențe care nu sunt dictate de sincronizarea niciunei forțe externe, rupând fluxul așteptat. Particulele oscilează în stările lor de energie minimă cu un model de sincronizare care se repetă; acel model poate fi, de asemenea, suprapus perfect, la fel ca aranjamentul spațial al atomilor dintr-un cristal.

Un cvasicristal al timpului este unul în care oscilațiile atomilor sunt structurate, dar nu se repetă. Potrivit lui Moon și colegilor săi, un cristal rondeau al timpului este încă o altă versiune, care prezintă atât ordine, cât și dezordine.

„Un tipar cuprinzând o temă repetată care alternează cu o temă de variație contrastantă (aici dezordine temporală pe termen scurt) este cunoscut în muzica clasică sub numele de rondeau”, scriu cercetătorii.

Cercetătorii și-au creat cristalul timpului exploatând golurile la scară atomică, sau vacanțele, dintr-un diamant. Aceste vacanțe sunt locuri în rețea unde ar trebui să stea un atom, dar nu este nimic acolo. Acest lucru este cunoscut sub numele de centru azot-vacanță, cu un atom de azot așezat lângă un spațiu gol.

Folosind lasere pentru a excita centrele azot-vacanță, cercetătorii au hiperpolarizat spinurile nucleare ale carbonului-13 din diamant.

O cale promițătoare pentru investigarea ordinii temporale

Un generator programabil de formă de undă arbitrară a acționat apoi spinurile prin secvențe de impulsuri cronometrate cu precizie, variind de la periodice la aleatorii.

Echipa a monitorizat cu atenție sute de așa-numite cicluri de acționare, sau impulsuri laser, descoperind că uneori cristalele timpului oscilau mai mult de 4 secunde înainte de a se degrada.

În acele câteva secunde, totuși, cercetătorii au observat că, deși exista dezordine în interiorul fiecărui ciclu de acționare, starea generală a cristalului timpului se repeta la începutul fiecărui ciclu. Atunci când era examinat o singură dată pe ciclu de acționare, sistemul demonstra ordine perfectă, la fel cum o lumină stroboscopică perfect sincronizată poate surprinde un model repetat într-o serie de imagini pe o roată care se învârte.

„Experimentele deschid o nouă cale promițătoare pentru investigarea ordinii temporale, demonstrând coexistența stabilă și de lungă durată a ordinii temporale pe distanțe lungi și a dezordinii micromișcării pe intervale de timp scurte”, spun cercetătorii.

Cercetarea a fost publicată în Nature Physics.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Reptilele „urinează” cristale, iar cercetătorii au vrut să afle din ce sunt compuse

A fost creat un nou tip de „cristal al timpului” vizibil cu ochiul liber

Oamenii de știință au creat un cristal care „respiră” oxigen

Cele mai vechi cristale din lume conțin ceva și mai vechi