Получен discrete time crystal с помощью конденсата Бозе-Эйнштейна
Так называемый «пространственно-временной кристалл», который удалось создать ученым еще в прошлом году, мало имеет отношение к пространству и времени, как таковым. То есть это не тот кристалл, который может телепортироваться и путешествовать во времени. Изначально существовала концепция проекта time crystal или просто «кристалла времени». Заключалась она в в создании кристалла, сравнимого по своему поведению с идеальным маятником, которому «время — не помеха». Получается, что такой кристалл времени должен обладать структурой, которая повторяет себя при некоторых пространственных сдвигах в условиях беспрерывно текущего времени. Подобная структура неидеальна в равновесной системе, поскольку даже минимальная энергия, которую получает эта система, выводит ее из своего равновесия. Именно поэтому понятие периодичности исчезает с течением времени.
Желая избавиться от этой зависимости, учёные разрабатывали условия, при которых возможно создание кристалла в дискретном времени динамической системы, или discrete time crystal. Для этого они оказывали на систему совокупность некоторых воздействий извне, нарушающих симметрию сдвигов во времени, при этом сохраняя в них инвариантность. Собственно, в таких условиях им удалось наблюдать возникновения структуры с свойствами «временной жесткости», плавления и кристаллизации. И все это возможно при изменении сил взаимодействия между частицами системы. Такие свойства вполне сходны со свойствами кристаллов, поэтому структуру так и назвали — кристалл.
Дело происходило в 2016 году, и за последние несколько лет ученые пытались распространить свойства структуры не только на время, но и на пространство, то есть придать ей периодичность в обоих измерениях. Для этого было решено использовать конденсат Бозе-Эйнштейна (холодных атомов натрия). Используя лабораторное оборудование, в частности лазеры, удерживающие цилиндрическую форму облака конденсата, удалось задать шаг дискретного времени, колебания плотности атомов и, таким образом, сформировать самый настоящий кристалл, структура которого обладает устойчивостью во времени и пространстве. Удивил ученых еще и тот факт, что поведение структуры полностью совпадает с предполагаемыми результатами — описать это поведение возможно с помощью уравнений Гросса-Питаевского, даже не опираясь на новые эффекты, которые, собственно, и не возникли в ходе экспериментов.
