Физики из Нью-Йоркского университета представили новую разновидность кристалла времени — необычной формы материи, частицы которой совершают устойчивые периодические движения. В отличие от предыдущих реализаций, новая система работает в макромире, видна невооруженным глазом и удерживается в воздухе с помощью звука. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
Кристаллы времени — это особые системы, в которых частицы «тикают», то есть движутся в повторяющихся циклах без внешнего воздействия. Они были предсказаны теоретически и подтверждены экспериментально около десяти лет назад. Несмотря на фундаментальный характер, такие структуры рассматриваются как перспективные для квантовых вычислений и хранения данных.
В новой работе исследователи создали кристалл времени с помощью акустической левитации. Маленькие шарики из пенополистирола удерживаются в воздухе стоячей звуковой волной и взаимодействуют друг с другом, обмениваясь звуковыми колебаниями.
«Звуковые волны могут воздействовать на частицы так же, как волны на поверхности воды — на плавающий лист», — объяснила аспирантка Нью-Йоркского университета Миа Моррелл. По ее словам, погружая частицы в поле стоячей волны, можно удерживать их в воздухе вопреки силе тяжести.
Взаимодействие частиц в этой системе оказалось необычным. Более крупные шарики рассеивают больше звука и сильнее влияют на более мелкие, чем те — на них. В результате возникает несимметричное взаимодействие.
«Представьте два парома разного размера, которые подходят к причалу: каждый создает волны, влияющие на другой, но в разной степени», — пояснила Моррелл.
Такая асимметрия приводит к тому, что система ведет себя так, будто нарушает третий закон Ньютона, согласно которому силы действия и противодействия равны. В данном случае взаимодействия оказываются «несбалансированными», что позволяет частицам самопроизвольно входить в устойчивые колебания — формируя кристалл времени.
Руководитель исследования, профессор физики Дэвид Гриер, отметил, что новая система отличается простотой: «Кристаллы времени кажутся экзотическими и сложными, но наша система удивительна тем, что она очень проста».
Ранее астрономы зафиксировали аномальное слияние черных дыр.
