Здесь мы имеем в виду, что такое кристалл. В школе мы узнали, что все эти материалы, от сахарных зерен до алмазов, имеют однородное и упорядоченное расположение атомов, образующих узор, который повторяется в пространстве, порождая их красивые и правильные формы. Во время занятий в Массачусетском технологическом институте (MIT), где профессору физики, получившему Нобелевскую премию, Фрэнку Вильчеку пришла в голову идея: что, если бы существовали «кристаллы времени», структура которых вместо того, чтобы повторяться в пространстве, повторялась в пространстве-времени?
Эта «экзотическая» гипотеза, выдвинутая в 2012 году, на протяжении многих лет вызывала бурные дебаты в научном сообществе. Если возможно, этот тип кристаллов должен быть способен сохранять свою стабильность, но в то же время периодически менять свою кристаллическую структуру; Решено, что если бы мы наблюдали их в разные моменты, мы должны были бы почувствовать, что их структура (в пространстве) не всегда одинакова, находясь в состоянии вечного движения, даже в состоянии минимальной энергии или фундаментальном состоянии.
Все это прямо нарушает законы термодинамики. И эти кристаллы не были бы ни твердыми, ни жидкими, ни газообразными. Даже плазма - ионизированный газ -. Это было бы другое состояние материи.
После ожесточенных дебатов, в которых Вильчек был назван почти сумасшедшим, в 2016 году команде наконец удалось продемонстрировать, что теоретически возможно создавать кристаллы времени, и этот подвиг был достигнут всего год спустя. С тех пор эта область физики стала очень перспективной областью, которая может произвести революцию во всем: от квантовых технологий до телекоммуникаций, добычи полезных ископаемых и понимания самой Вселенной.
Однако есть проблема: эти кристаллы появляются только при очень специфических условиях. Говоря конкретнее, ученые использовали конденсаты квазичастиц магнонов Бозе-Эйнштейна — состояние материи, которое создается, когда частицы, называемые бозонами, охлаждаются почти до абсолютного нуля (-273,15 градусов по Цельсию или -460 градусов по Фаренгейту). Для этого требуется очень сложное оборудование, которое, конечно, не может покинуть лаборатории и вакуумные камеры, поскольку взаимодействие с внешней средой делает невозможным его создание.
До настоящего времени. Как поясняется в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, команде из Калифорнийского университета в Риверсайде удалось создать оптические кристаллы времени, которые можно генерировать при комнатной температуре. Для этого был взят крохотный микрорезонатор — диск из фторид магниевого стекла диаметром всего один миллиметр, вступавший в резонанс при приёме волн определённых частот. Затем они бомбардировали этот оптический микрорезонатор лучами двух лазеров.
Субгармонические пики
Субгармонические пики (солитоны) или частотные тона между двумя лазерными лучами указывают на нарушение симметрии времени и, таким образом, на создание кристаллов времени. Система создает вращающуюся решетчатую ловушку для оптических солитонов, в которой затем показывается их периоритет или структура во времени.
Чтобы поддерживать целостность системы при комнатной температуре, команда будет использовать блок автоинжектора — метод, который гарантирует, что солевой лазер поддерживает определенную оптическую частоту. Это означает, что систему можно вынести за пределы лаборатории и использовать для полевых приложений, в частности для измерения времени, интеграции в квантовые компьютеры или изучения самого состояния.
«Когда ваша экспериментальная система обменивается энергией с окружающей средой, рассеяние и шум работают рука об руку, разрушая временной порядок», — объяснил в своем заявлении Хосейн Тахери, профессор электротехники и вычислительной техники Марлана и Розмари Борнс в Массачусетском университете. Калифорнийский университет в Риверсайде и ведущий автор исследования. «В нашей фотонике система обеспечивает баланс между выигрышем и потерями, создавая и сохраняя кристаллы времени».
