Вчені відкрили нову форму кристала часу, яку називають «рондо часу», яка кидає виклик загальноприйнятому розумінню тимчасового порядку. Цей кристал демонструє унікальне поєднання порядку та хаосу, коливаючись за шаблоном, який повторюється протягом більш тривалого часу, незважаючи на короткочасну непередбачуваність. Це відкриття відкриває нові можливості для вивчення фундаментальної природи часу та здатності матерії підтримувати часову структуру.
За межами традиційних кристалів часу
Вперше висунута теорія в 2012 році та спостережена в 2016 році, часові кристали — це матеріали, атоми яких вібрують за повторюваними шаблонами без потреби зовнішнього введення енергії. На відміну від звичайних кристалів із повторюваним просторовим розташуванням, часові кристали виявляють періодичність самого часу. Нещодавно виявлений тимчасовий рондо розвиває цю концепцію.
Замість того, щоб бути повністю повторюваним, цей кристал циклічно змінює періоди порядку та безладу. Це аналог музичного рондо, композиції, яка чергує повторювану тему з контрастними варіаціями. Як зазначили дослідники, візерунок нагадує «Рондо а-ля турецьке» Моцарта, звідки і назва.
Порядок у хаосі
Експериментальна установка передбачала маніпуляції з дефектами атомного масштабу — зокрема, центрами вакансій азоту — в алмазній решітці. Використовуючи точно синхронізовані лазерні імпульси, вчені гіперполяризували ядра вуглецю-13 і вирівняли їхні оберти в суміш періодичних і випадкових моделей.
Ключовим висновком було те, що, незважаючи на короткочасний розлад у кожному імпульсному циклі, загальний стан кристала повторювався на початку кожного нового циклу. Така поведінка схожа на стробоскоп, який фіксує повторюваний візерунок у обертовому колесі: окремі кадри можуть виглядати хаотично, але загальний рух можна передбачити.
Кодування інформації в часі
Щоб продемонструвати керованість, дослідники навіть закодували текст у синхронізацію лазерних імпульсів за допомогою стандартного формату ASCII. У повідомленні було написано: “Експериментальне спостереження тимчасового кристалічного рондо. Часовий розлад у просторово-часовому порядку”.
Хоча це не має безпосереднього практичного застосування, це свідчить про те, що тимчасовим порядком можна маніпулювати для передачі інформації.
Наслідки для фундаментальної фізики
Відкриття тимчасового кристалічного рондо розширює наше розуміння тимчасового порядку за межі суворої періодичності. Довгострокове стабільне співіснування довгострокового тимчасового порядку та мікромоторного розладу на коротких часових шкалах свідчить про те, що матерія може підтримувати структуру з часом, навіть якщо піддається хаотичним силам.
Це дослідження відкриває нові можливості для вивчення фундаментальної природи часу та здатності матерії підтримувати часову структуру, що потенційно призведе до прориву в квантовій фізиці та матеріалознавстві.
Здатність контролювати та маніпулювати тимчасовим порядком може мати далекосяжні наслідки, навіть якщо практичне застосування залишається далеким. Time Crystal Rondo є значним кроком у напрямку використання сили самого часу.
