Ученые из Нью-Йоркского университета разработали уникальную версию временного кристалла — особой формы материи, частицы которой движутся в устойчивых повторяющихся циклах. Временные кристаллы, впервые предсказанные около десяти лет назад, пока не нашли практического применения. При этом они считаются перспективными для квантовых вычислений и новых методов хранения данных, пишет ScienceDaily.
В отличие от предыдущих экспериментов, новая система основана на звуковой левитации: крошечные частицы из пенополистирола удерживаются в воздухе с помощью звуковых волн и взаимодействуют между собой, обмениваясь акустическими сигналами. В ходе эксперимента физики наблюдали необычное поведение: частицы двигались несимметрично, нарушая классический третий закон Ньютона о равенстве действия и противодействия. Более крупные частицы оказывали на мелкие большее влияние, что создавало устойчивый ритм колебаний.
Результаты исследования открывают новые возможности для использования временных кристаллов в технологиях и промышленности. Особенность новой системы — ее простота и наглядность: компактное устройство высотой около 30 см позволяет наблюдать кристалл времени невооруженным глазом. По словам профессора Дэвида Гриера, старшего автора исследования, такие системы кажутся экзотичными и сложными, но они способны помочь в изучении биологических процессов, например, циркадных ритмов, где также встречаются несимметричные взаимодействия.
Звуковые волны создают «подушку», на которой парят частицы. При их взаимодействии происходит рассеивание звуковых волн, причем более крупные частицы рассеивают звук сильнее, что и приводит к неравномерному распределению сил. Это позволяет частицам начать самостоятельные колебания, формируя устойчивый ритм — аналог временного кристалла.
Таким образом, новая разработка не только расширяет представления о фундаментальных законах физики, но и может стать основой для будущих технологий.
Ранее ученые создали первый в мире прототип квантовой батареи. Подробнее об этом научном достижении рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.