Наука

Физики предложили новое состояние материи — «жидкость времени»

arXiv: расчеты указали на возможность существования «жидкости времени»
1200 800 600 400 600 600 200 200 895 505

Физики из Института физики сложных систем Общества Макса Планка предложили теоретическую модель необычного состояния материи, которое назвали «дискретной жидкостью времени». В нем упорядоченные колебания сохраняются лишь на ограниченных временных промежутках. Работа размещена на сервере препринтов arXiv и пока не прошла научное рецензирование.

Идея развивает исследования кристаллов времени. В обычном кристалле повторяется расположение атомов в пространстве, а в кристалле времени — определенный рисунок движения. Например, система может возвращаться к исходному состоянию через два цикла внешнего воздействия, хотя само воздействие повторяется вдвое чаще.

Авторы рассмотрели двумерную систему спинов — элементарных магнитных моментов — связанную с электромагнитным резонатором при ненулевой температуре. Тепловые флуктуации делали воздействие резонатора шумным: оно оставалось приблизительно периодическим, но не могло бесконечно сохранять один и тот же ритм.

Несмотря на такую нестабильность, в расчетах спины демонстрировали устойчивое удвоение периода. При этом система время от времени случайно переключалась между двумя вариантами колебаний, сдвинутыми относительно друг друга. Эти переключения авторы описали как временные солитоны — дефекты временного порядка.

Получилось состояние, в котором порядок сохраняется на небольших временных отрезках, но теряется при наблюдении на больших интервалах. Аналогично в жидкости соседние частицы еще могут располагаться определенным образом, однако строгой пространственной решетки, как в кристалле, уже нет. Именно эта аналогия дала название новой модели.

«Жидкость времени» пока существует в теоретическом описании и компьютерных расчетах. Предложенное состояние метастабильно: оно может сохраняться длительное время, но не обязательно бесконечно. Следующим шагом должна стать проверка того, можно ли воспроизвести такой режим в реальной физической системе. Речь идет о необычной организации колебаний, а не о буквальном течении вещества через время.

Ранее была решена квантовая загадка, которая десятилетиями ставила физиков в тупик.