Временные кристаллы – новая форма материи, которую обнаружили физики

Физики нашли признаки существования временных кристаллов. Это такая форма материи, которая «склеивается» под воздействием электромагнитного импульса.

Йельские физики искали сигнатуру дискретного кристалла в кристалле моноаммонийфосфата.

Новое открытие доставило физикам новые головоломки, с точки зрения того, как формируются временные кристаллы.

Обычные кристаллы, такие как соль или кварц, являются пространственно трёхмерными упорядоченными  структурами. Их атомы расположены в определённом порядке и не меняют своего расположения со временем. Однако, атомы временных кристаллов, через равные промежутки времени, меняют своё направление в структуре. Эта периодичность перемещения является удивительным (никогда ранее не зафиксированным) свойством.
Временные кристаллы впервые были идентифицированны в 2016 году. Их атомы вращаются сначала в одном направлении, а затем в другом — периодически пульсирующая сила влияет на их переворот. Это «тиканье» во временном кристалле блокируется на определённой частоте, даже когда импульсные переходы несовершенны.

Понимание временных кристаллов может привести к улучшению атомных часов, гироскопов и магнитометров, а также поможет учёным создать потенциальные квантовые технологии. Министерство обороны США недавно объявило о программе финансирования дополнительных исследований систем временных кристаллов.
Результаты двух исследований описаны: в « Physical Review Letters»: об эксперименте, наблюдающем сигнальную сигнатуру дискретного кристалла (DTC) в твёрдом теле. Предыдущие эксперименты вызвали повышенное внимание со стороны средств массовой информации в прошлом году.

Ппрофессор физики Йельского университета Шон Барретт, главный руководитель двух новых исследований, сказал: «Мой студент Джаред Ровни выращивал кристаллы моноаммонийфосфата в нашей лаборатории для совершенно другого эксперимента. Кристаллы MAP считаются настолько лёгкими в выращивании, что иногда их включают в опыты выращивания кристаллов для молодежи. Необычным было найти сигнатуру временного кристалла, играючись, в кристалле MAP, поскольку считалось, что временные кристаллы могут образовываться в кристаллах с большим внутренним «беспорядком».

Исследователи использовали ядерный магнитный резонанс для поиска сигнатуры DTC и быстро нашли его. «Наши кристаллографические измерения выглядели довольно впечатляющими с самого начала» — сказал Барретт. «Наша работа предполагает, что подпись DTC может быть найдена, в принципе,  в наборе по выращиванию детского кристалла».

Произошла ещё одна неожиданная вещь. «Мы поняли, что просто найденная подпись DTC не обязательно доказывает, что система имела квантовую память о том, как ей появляться» — сказал Ровни, один из соавторов исследования, аспирант Йельского университета. «Это подтолкнуло нас попробовать «хэч-эхо» времени, чтобы выявить скрытую связность или квантовый порядок внутри системы».

Барретт отметил, что результаты его команды в сочетании с предыдущими экспериментами «представляют собой загадку» для теоретиков, пытающихся понять, как формируются временные кристаллы.
«Слишком рано говорить, каким будет итог нынешней теории дискретных кристаллов времени, но люди будут работать над этим вопросом в ближайшие несколько лет». Национальный научный фонд поддержал исследование.
________________________________________
Материалы предоставлены Йельским университетом