Нов тип времеви кристал – такъв, чиито частици левитират върху акустична възглавница, докато взаимодействат помежду си чрез обмен на звукови вълни са наблюдавали физици от Нюйоркския университет.
Кристалите на времето, съвкупност от частици, които "тиктакат" – или се движат напред-назад в повтарящи се цикли – са предвидени за първи път теоретично и открити преди около десетилетие. Въпреки че учените все още не са създали търговски или промишлени приложения за тази интригуваща форма на материя, тези кристали са многообещаващи за развитието на квантовите изчисления и съхранението на данни, наред с други приложения.
През годините са наблюдавани или създавани различни видове времеви кристали, чиито различни свойства предлагат редица потенциални приложения.
Нов звуков кристал за времето
Екип от физици от Нюйоркския университет е наблюдавал нов тип времеви кристал – такъв, чиито частици левитират върху звукова възглавница, докато взаимодействат помежду си чрез обмен на звукови вълни. В процеса тези частици противоречат на Третия закон за движението на Нютон, който гласи, че за всяко действие на обект има равно и противоположно противодействие – което означава, че силите винаги се появяват в балансирани двойки (т.е. равни по величина и противоположни по посока). За разлика от това, в откритието на Нюйоркския университет частиците или перличките взаимодействат по-независимо и не са непременно свързани с балансирани сили – те се движат нереципрочно.
Констатациите, публикувани в списанието Physical Review Letters, разширяват перспективите, които тези кристали предлагат за технологиите и индустрията. Забележително е, че тези времеви кристали, които могат да се видят с невъоръжено око, са окачени на устройство с височина около 30 см, и могат да се държат в ръка.
"Времевите кристали са очарователни не само заради възможностите, които предлагат, но и защото изглеждат толкова екзотични и сложни", отбелязва професорът по физика Дейвид Гриър (David Grier), директор на Центъра за изследване на меката материя към Нюйоркския университет и старши автор на статията. "Нашата система е забележителна, защото е невероятно проста."
Изследването, проведено съвместно с Миа Морел (Mia Morrell), докторантка от Нюйоркския университет, предлага и прозрения за нашите биологични часовници – или циркадни ритми. Това е така, защото подобно на новооткритите времеви кристали, някои биохимични мрежи също взаимодействат нереципрочно – включително начина, по който тялото ни работи, за да разгради храната.
Стоп-моушън изображение, което показва двойки милиметрови перлички, образуващи времеви кристал за приблизително една трета от секундата. Цветовете представляват перличките, взаимодействащи на различни етапи през този период. Кредит: NYU's Center for Soft Matter Research
Как се държат левитиращите перли
Откритият времеви кристал се състои от стиропорени перлички – подобни на тези, използвани за опаковане – окачени на звукови вълни, които служат като "акустичен левитатор", за да задържат перличките първоначално неподвижно във въздуха.
"Звуковите вълни упражняват сили върху частиците – точно както вълните на повърхността на езеро могат да упражняват сили върху плаващо листо", обяснява Морел. "Можем да левитираме обекти срещу гравитацията, като ги потапяме в стояща вълна от акустично поле."
Най-важното е, че когато тези левитиращи частици взаимодействат помежду си, те го правят чрез обмен на разсеяни звукови вълни.
По-конкретно, по-големите частици разсейват повече звук от по-малките частици. Следователно, една голяма частица ще повлияе на малката частица повече, отколкото малката частица ще повлияе на голямата частица. В резултат на това взаимодействието между малката и голямата частица е небалансирано.
"Представете си два ферибота с различни размери, които се приближават към док", разказва Морел. "Всеки един създава водни вълни, които тласкат другия – но в различна степен, в зависимост от размера им."
Освен това, тези вълново-медиирани взаимодействия не са ограничени от Третия закон на Нютон, което позволява на перличките спонтанно да осцилират, докато са окачени във въздуха, отчитайки ритъм, който прецизно балансира необичайните сили, които изпитват.
Справка: Mia C. Morrell et al, Nonreciprocal wave-mediated interactions power a classical time crystal, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/zjzk-t81n. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2504.15495
Източник: Scientists discover 'levitating' time crystals that you can hold in your hand , James Devitt, New York University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване