Физики из Нью‑Йоркского университета обнаружили новый тип временного кристалла — необычной формы материи, частицы которого совершают устойчивые периодические движения. В новой системе частицы видны невооружённым глазом и удерживаются в воздухе с помощью звуковых волн. Это явление описано в журнале Physical Review Letters.
В отличие от прежних концепций, новая модель работает в макромире, её можно наблюдать напрямую, а частицы взаимодействуют посредством обмена звуковыми волнами, нарушая привычные правила движения. Временные кристаллы — это системы из частиц, которые движутся в циклах без внешнего воздействия; идея была теоретически предсказана и подтверждена экспериментально примерно десять лет назад.
В исследовании учёные создавали такой кристалл с помощью акустической левитации: маленькие шарики из пенополистирола удерживались на месте стоячей звуковой волной в воздухе и взаимодействовали через вибрации.
«Звуковые волны действуют на частицы так же, как волны на поверхности воды влияют на движущийся листок», — объясняет аспирантка Миа Моррелл.
По её словам, размещение частиц в поле стоячих волн позволяет удерживать их против силы тяжести, а их взаимодействие оказывается необычным: большие шарики сильнее влияют на маленькие, чем наоборот, что порождает несимметричные взаимодействия.
Такое поведение кажется нарушающим третий закон Ньютона (равенство действия и противодействия), поскольку силы оказываются несбалансированными, что создаёт устойчивые колебания — основу временного кристалла.
Руководитель исследования, профессор физики Дэвид Гриер, особо отметил простоту системы:
«Хотя временные кристаллы кажутся экзотическими и сложными, наша система удивляет своей невероятной простотой», — говорит он.