Tim sa New York University demonstrirao je klasični vremenski kristal koristeći jednostavnu postavku: zvučnike i dve levitirajuće polistirenske perlice. Perlice (1–2 mm) međusobno su komunicirale preko raspršenih zvučnih talasa i spontano ušle u dugotrajnu, stabilnu oscilaciju bez spoljnog pokretača. Eksperiment ilustruje nonrecipročne interakcije na makroskopskom nivou i nudi pristupačnu laboratorijsku platformu za dalje istraživanje.
Vremenski kristal od stiropora i zvuka — kako su dve perlice napravile stabilan oscilator
Time Crystal Made in a Lab Using Little More Than Styrofoam And Sound
Egzotična stanja materije poznata kao vremenski kristali obično se povezuju sa kvantnim fenomenima. Ipak, tim sa New York University (NYU) pokazao je da se klasični vremenski kristal može ostvariti mnogo jednostavnije — koristeći samo zvučnike i male polistirenske perlice.
Jednostavna, ali moćna laboratorijska postavka
Istraživači Mia Morrell, Leela Elliott i David Grier podesili su niz zvučnika da stvori stojeći zvučni talas koji je geometrijski izbalansiran i bez spoljnog ritma. U taj prostor ubacili su dve perlice prečnika oko 1–2 mm. Perlice su dovoljno lake da ih akustično polje levitira, ali i dovoljno čvrste da ostanu kompaktne pod akustičkim silama.
The acoustic levitation system used by the researchers. (NYU's Center for Soft Matter Research)
Nonrecipročne interakcije kao ključ
Svaka perlica raspršuje zvučne talase; malo veća perlica stvara jači poremećaj od manje. Zato sila koju veća perlica deluje na manju može biti jača od suprotne sile — to je primer nonrecipročne interakcije. U većini sistema takve razlike su veoma male i teško ih je izdvojiti, ali u ovoj postavci one su dovoljno jake da dovedu do neočekivanog ponašanja.
"Zvučni talasi deluju silama na čestice — baš kao talasi na površini bara deluju na plutajući list," kaže Morrell.
Samoozbiljavajuća oscilacija
Kada su uslovi bili prikladni, dve perlice spontano su ušle u stabilnu, ponavljajuću oscilaciju u vremenu bez ikakvog spoljnog periodičnog pokretača. Oscilacije su ostajale stabilne satima, što ih razlikuje od prolaznih fluktuacija i čini ih dobrim kandidatom za primer klasičnog vremenskog kristala. Zanimljivo je da su dovoljne bile samo dve čestice — najmanji mogući sistem koji može pokazati ovakvo ponašanje.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Zašto je to važno?
Rad pokazuje da su neki egzotični fenomeni dostupniji eksperimentalnoj proveri nego što se misli — često nije potrebna skupa kvantna oprema. Pored fundamentalnog značaja za fiziku, autori napominju da nonrecipročne interakcije postoje i u nekim biohemijskim sistemima, pa se otvaraju pitanja mogu li slični principi igrati ulogu u biološkim ritmovima ili kolektivnom ponašanju.
Rezultati su objavljeni u časopisu Physical Review Letters. Iako trenutno nema direktnih praktičnih primena, postavka predstavlja pristupačnu i jasnu platformu za dalja istraživanja neuzajamnih interakcija i makroskopskih fenomena koji prerastaju u stabilne oscilacije.
Pomozite nam da budemo bolji.
