Время — новая кристаллическая решётка: прорыв в физике конденсированных сред

Физики из США совершили значительный прорыв в области конденсированных сред, экспериментально реализовав концепцию временных кристаллов. Это новое состояние материи характеризуется периодическими изменениями во времени в отличие от классических кристаллов, которые обладают пространственной периодичностью. Временные кристаллы демонстрируют упорядоченные временные флуктуации, сохраняя при этом макроскопическую когерентность, что является фундаментальным отличием от традиционных кристаллических структур.

Исследовательская группа из Университета Колорадо в Боулдере под руководством Ханцин Чжао использовала жидкокристаллические материалы, аналогичные тем, что применяются в дисплейных технологиях смартфонов. Эти материалы были заключены в стеклянные ячейки с добавлением красителей, что создало условия для формирования вихревых структур. Воздействие света определенной частоты индуцировало перестройку молекул красителя, что приводило к возникновению микроскопических дефектов, взаимодействующих между собой и генерирующих эффект постоянного движения.

Концепция временных кристаллов, предложенная нобелевским лауреатом Фрэнком Вильчеком в 2012 году, до настоящего времени оставалась исключительно теоретической. Предыдущие попытки её экспериментальной реализации ограничивались квантовыми системами и экстремальными условиями. Достижение, представленное в данном исследовании, выделяется макроскопическим масштабом и стабильностью, что открывает широкие перспективы для практического применения.

Физическое обоснование работы временных кристаллов базируется на взаимодействии топологических дефектов, таких как вихри и дислокации. Под воздействием света молекулы красителя вызывают возмущения в жидкокристаллической решётке, формируя плотные узлы, которые циклически перемещаются. Этот процесс может быть инициирован простым включением света, преобразуя статическую материю в фазу постоянного движения с упорядоченной хаотичностью.

Результаты данного исследования обладают значительным потенциалом для различных приложений. Временные кристаллы могут быть использованы для создания "временных водяных знаков" на ценных бумагах, проверяемых с помощью освещения. В области информационных технологий они могут служить основой для разработки сложных систем хранения данных с высокой плотностью и надёжностью. Кроме того, временные кристаллы представляют интерес для квантовых исследований и создания новых материалов.

Открытие временных кристаллов является важным шагом в понимании фундаментальных свойств материи и открывает новые горизонты для научных и технологических исследований, пишет источник.