Учёные обнаружили новую форму временного кристалла, названную «временным рондо», которая бросает вызов общепринятому пониманию временного порядка. Этот кристалл демонстрирует уникальное сочетание порядка и хаоса, колеблясь в закономерности, которая повторяется в более длительных временных масштабах, несмотря на кратковременную непредсказуемость. Это открытие открывает новые возможности для изучения фундаментальной природы времени и способности материи поддерживать временную структуру.
За Пределами Традиционных Временных Кристаллов
Впервые теоретизированные в 2012 году и наблюдаемые в 2016 году, временные кристаллы — это материалы, атомы которых колеблются в повторяющихся закономерностях без необходимости во внешнем энергетическом вводе. В отличие от обычных кристаллов с повторяющимися пространственными расположениями, временные кристаллы демонстрируют периодичность во времени самом по себе. Недавно обнаруженный временной рондо продвигает эту концепцию дальше.
Вместо строгой повторяемости этот кристалл циклически проходит через периоды порядка и беспорядка. Это аналогично музыкальному рондо, композиции, которая чередует возвращающуюся тему с контрастными вариациями. Как отметили исследователи, закономерность напоминает «Рондо а ля турецкая» Моцарта, отсюда и название.
Порядок Внутри Хаоса
Экспериментальная установка включала манипулирование дефектами атомного масштаба — в частности, центрами азотных вакансий — в алмазной решётке. Применяя точно синхронизированные лазерные импульсы, учёные гиперполяризовали ядра углерода-13 и привели их спины к смеси периодических и случайных последовательностей.
Ключевым выводом стало то, что, несмотря на кратковременный беспорядок в каждом импульсном цикле, общее состояние кристалла повторялось в начале каждого нового цикла. Это поведение аналогично стробоскопу, фиксирующему повторяющуюся закономерность в вращающемся колесе: отдельные кадры могут казаться хаотичными, но общее движение предсказуемо.
Кодирование Информации Во Времени
Чтобы продемонстрировать управляемость, исследователи даже закодировали текст в синхронизацию лазерных импульсов, используя стандартный формат ASCII. Сообщение гласило: «Экспериментальное наблюдение временного кристаллического рондо. Временной беспорядок в пространственно-временном порядке».
Хотя это не имеет непосредственного практического применения, это говорит о том, что временной порядок можно манипулировать для передачи информации.
Последствия для Фундаментальной Физики
Открытие временного кристаллического рондо расширяет наше понимание временного порядка за пределы строгой периодичности. Длительное стабильное сосуществование дальнодействующего временного порядка и микромоторного беспорядка в кратких временных масштабах предполагает, что материя может поддерживать структуру во времени, даже подвергаясь хаотичным силам.
Это исследование открывает новые возможности для изучения фундаментальной природы времени и способности материи поддерживать временную структуру, что потенциально может привести к прорывам в квантовой физике и материаловедении.
Способность контролировать и манипулировать временным порядком может иметь далеко идущие последствия, даже если практические приложения остаются отдалёнными. Временной кристаллический рондо представляет собой значительный шаг к использованию силы самого времени.
