Фізики створили довговічний кристал часу

Кристали – це регулярні розташування атомів, які повторюються в просторі. Але що, якби у вас було розташування частинок, яке повторюється в часі? Які спонтанно збираються разом з певним періодом знову і знову, навіть якщо їхні властивості можуть змінюватися? Теоретично це було визначено Нобелівським лауреатом Франком Вільчеком у 2012 році, а за останні кілька років їх було виявлено в багатьох установках, в тому числі в дитячій іграшці

Але їхня загальна тривалість нетривала, вона становить долі секунди. Тепер фізики змогли створити надійний кристал часу, який, як було показано, виживає щонайменше 40 хвилин. Це в 10 мільйонів разів довше, ніж попередні кристали часу, які зазвичай живуть лише кілька мілісекунд. І дослідники вважають, що він може бути ще довговічнішим.

Команда Дортмундського технічного університету розробила спеціальний кристал з матеріалу під назвою арсенід індію-галію. Цей напівпровідниковий матеріал піддається маніпуляціям, подібним до ядерного магнітного резонансу, який спонукає спіни його атомних ядер до поляризації. Таким чином, матеріал злегка намагнічується. Взаємодія між спіном ядер і спіном електронів у матеріалі генерує поляризацію, і ці спонтанні взаємодії створюють кристал часу.

Періодичністю, з якою з’являється кристал часу, можна легко маніпулювати в цій установці, що може мати інтригуючі застосування. І весь кристал часу можна “розплавити”, створивши хаотичну систему з потенційно захоплюючими властивостями.

Кристали часу часто візуалізують, уявляючи складний годинник, де цифри з’являються завдяки дивним механічним деталям, що з’єднуються разом раз на хвилину. Інший сценарій – порівняння кристала часу з супутниками Юпітера, оскільки їхні орбітальні періоди перебувають у резонансі. Це означає, що на кожні чотири оберти Іо Європа робить два, а Ганімед – один. Таким чином, кожні 7,15 днів картина повторюється. Це гарні аналогії, але вони упускають важливу річ: вони потребують енергії і вони втрачають енергію.

Справжній кристал часу не потребує енергії, тому періодичність не є індукованою. Це не схоже на маятник, який заводиться. Кристали часу просто повторюються.

Якщо це звучить як вічний двигун або інше гіпотетичне порушення термодинаміки, не хвилюйтеся. Термодинаміка безпечна. Кристал часу – це граничний випадок, коли зміна ентропії дорівнює нулю.