Физики создали кристалл, нарушающий привычные представления о времени

Физики из Вашингтонского университета в США создали новый тип временного кристалла — квазикристалл времени, который представляет собой новую фазу материи, нарушающую привычные представления о движении и времени. Работа опубликована в журнале Physical Review X (PRX).

Обычные кристаллы, такие как алмазы или кварц, имеют упорядоченную структуру, в которой атомы повторяются в пространстве. Временные кристаллы отличаются тем, что частицы в них повторяют определенные паттерны не только в пространстве, но и во времени. Они как бы «тикают» с постоянной частотой, что делает их кристаллами в четырех измерениях — трех пространственных и одном временном.

Обычные временные кристаллы существуют уже несколько лет — первый был создан в 2016 году в Университете Мэриленда. Однако команда из Вашингтонского университета пошла дальше, создав квазикристалл времени — совершенно новую фазу материи.

В отличие от обычных временных кристаллов, где все частицы колеблются с одной частотой, квазикристаллы времени колеблются с разными, но строго упорядоченными частотами, как аккорд в музыке, а не одиночная нота.

«Мы уверены, что впервые создали настоящий квазикристалл времени», — отметил ведущий автор статьи Гуанхуэй Хэ.

Исследователи создали квазикристаллы внутри небольшого кусочка алмаза размером в несколько миллиметров. Его бомбардировали пучками азота, выбивая атомы углерода и создавая крошечные пустоты. Эти пустоты заполнялись электронами, которые начинали взаимодействовать на квантовом уровне.

Квазикристаллы содержат более миллиона таких пустот, каждая из которых составляет около одного микрометра (одной тысячной миллиметра). Чтобы инициировать колебания в кристалле, команда использовала микроволновые импульсы, которые запускали организованный ритм во времени.

Временные кристаллы чувствительны к магнитным полям и другим квантовым силам, что делает их потенциальной основой для создания высокоточных квантовых сенсоров.

«Создание квазикристалла времени — это важный шаг к использованию таких систем в квантовых технологиях», — отметил Чонг Зу.