Российские ученые описали истинные кристаллы времени

стоп-кадр YouTube

Ученым из Университета ИТМО удалось составить описание истинных кристаллов времени. Гипотезу об их существовании выдвинул лауреат Нобелевской премии по физике Франк Вильчек еще семь лет назад. Он заявил, что есть особый вид материи, способный двигаться даже в состоянии покоя. Именно такую материю стали называть истинными или квантовыми кристаллами времени.

Под кристаллом в физике принято понимать твердое тело, имеющее жесткую кристаллическую решетку. Это значит, что атомы нельзя сдвинуть чуть ближе друг другу, иначе структура несовместима сама с собой. Этот феномен называется нарушением трансляционной симметрии.

Согласно теории относительности Эйнштейна, пространство и время прочно связаны между собой и могут использоваться в теориях относительно равноправно. Но если существуют тела, которые нарушают трансляционную симметрию в пространстве, значит должны существовать такие же структуры, которые нарушали бы ее и во времени. Вильчек предположил, что это возможно.

В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, петербургские ученые отметили, что еще пять лет назад они смогли добиться в условиях температуры, приближенной к абсолютному нулю, изменений в системе атомов магнитного поля не раз в наносекунду, когда направлялся импульс, а раз в две наносекунды. Эту особенность ученые назвали дискретными кристаллами времени.

Несмотря на то, что это стало прорывным шагом на пути к доказательству гипотезы Вильчека, основной проблемой оставалось то, что намагниченность менялась под воздействием импульсов извне. В новом исследовании ученые взяли за основу идею нелокальных взаимодействий атомов, когда в меняющихся условиях атомы влияли не только на своих соседей, но и на все атомы в кристаллической решетке.

В результате физики пришли к выводу, что материал может произвольно нарушать трансляционную симметрию во времени, в частности, изменять намагниченность.

По сути, ученые задали параметры среды, существование которой невозможно в реальных условиях. Однако пока исследования ведутся только в теории, физики вполне могут их использовать при своих расчетах.