Là, nous avons dans la menthe ce qu'est un cristal. À l'école, nous avons appris que, des grains de sucre aux diamants, ces matériaux partagent un arrangement homogène et ordonné de leurs atomes, formant un motif qui se répète dans l'espace, donnant naissance à leurs belles et régulières formes. Durante una clase en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) donde el profesor, Nobel de Física Frank Wilczek se le ocurrió una idea: ¿y si existiesen unos 'cristales de tiempo' cuya estructura en vez de repetirse en el espacio, se repitiera en le temps?
Cette hypothèse « exotique » plantée en 2012 a suscité un vif débat dans la communauté scientifique pendant des années. Si possible, ce type de cristal doit pouvoir conserver sa stabilité mais, en même temps, changer périodiquement sa structure cristalline ; Il est décidé que si on les observe à des moments différents, on s'apercevra que leur structure (dans l'espace) n'est pas toujours la même, étant dans un état de mouvement perpétuel, voire dans un état d'énergie minimum ou état fondamental.
Tout cela remet directement en cause les lois de la thermodynamique. Et ces cristaux ne seraient ni solides, ni liquides, ni gazeux. Pas même le plasma -gaz ionisé-. Ce serait un autre état de la matière.
Après des débats acharnés au cours desquels Wilczek a été qualifié de presque fou, en 2016, une équipe a finalement réussi à montrer qu'il était théoriquement possible de créer des cristaux de temps, un exploit qui a été réalisé un an plus tard. Depuis, ce domaine de la physique est devenu un domaine très prometteur qui pourrait tout révolutionner, de la technologie quantique aux télécommunications, en passant par l'exploitation minière ou la compréhension même de l'univers.
Cependant, il y a un problème : ces cristaux n'apparaissent que dans des conditions très particulières. Concrètement, les scientifiques ont utilisé des condensats de quasi-particules de magnon de Bose-Einstein, un état de la matière qui se crée lorsque des particules, appelées bosons, sont refroidies à un niveau proche du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius ou -460 degrés Fahrenheit). Cela nécessite un équipement très sophistiqué et, bien sûr, ne peut pas quitter les laboratoires et les chambres à vide, car l'interaction avec l'environnement extérieur rend sa création impossible.
Jusqu'à maintenant. Une équipe de l'Université de Californie Riverside est parvenue à créer des cristaux de temps optiques pouvant être générés à température ambiante, comme l'explique une étude de la revue 'Nature Communications'. Pour ce faire, un minuscule micro-résonateur a été pris - un disque en verre de fluorure de magnésium de seulement un millimètre de diamètre qui est entré en résonance lors de la réception d'ondes de certaines fréquences. Ils ont ensuite bombardé ce micro-résonateur optique avec les faisceaux de deux lasers.
Les pics sous-harmoniques
Les pointes sous-harmoniques (solitons), ou tonalités de fréquence entre les deux faisceaux laser, qui indiquent la rupture de la symétrie temporelle et créent ainsi des cristaux temporels. Le système crée un piège à réseau rotatif pour les solitons optiques dans lequel leur périodicité ou leur structure dans le temps est ensuite affichée.
Pour maintenir l'intégrité du système à température ambiante, l'équipe utilisera le bloc auto-injecteur, une technique qui garantit que le laser salin maintient une certaine fréquence optique. Cela signifie que le système peut être sorti du laboratoire et utilisé pour des applications sur le terrain, en particulier pour mesurer le temps, s'intégrer dans des ordinateurs quantiques ou étudier l'état lui-même.
«Lorsque votre système expérimental a un échange d'énergie avec son environnement, la dissipation et le bruit travaillent main dans la main pour détruire l'ordre temporel», Hossein Taheri, professeur Marlan et Rosemary Bourns de génie électrique et informatique à l'UC Riverside et auteur principal de l'étude. "Sur notre plate-forme photonique, le système établit un équilibre entre le gain et la perte pour créer et préserver des cristaux de temps."
