Fizičari sa NYU su pomoću stajaćih zvučnih talasa i polistirenskih kuglica demonstrirali ponašanje koje se opisuje kao vremenski kristal — stabilne oscilacije u vremenu koje traju satima bez stalnog periodičnog pogona. Razlike u raspršenju talasa između većih i manjih kuglica stvaraju nerecipročne interakcije koje održavaju ritam. Eksperiment je jednostavan, funkcioniše i sa dve kuglice i otvara nove mogućnosti za istraživanje aktivnih, neravnotežnih sistema i potencijalne primene u senzorici i memoriji.
Vau — NYU tim stvorio vremenski kristal od zvuka i stiropora
Experts Built a Time Crystal Out of Foam And SoundBryan Steffy - Getty Images
Fizičari sa New York Universityja (NYU) napravili su jednostavan, ali zapanjujući eksperiment: koristeći stajaće zvučne talase i sitne polistirenske kuglice, demonstrirali su ponašanje koje se opisuje kao vremenski kristal.
Vremenski kristali nisu magični predmeti iz naučne fantastike, već oblik organizovanog ponašanja materije u vremenu. Dok obični kristali pokazuju ponavljanje strukture u prostoru, vremenski kristali pokazuju periodične oscilacije u vremenu. Važno je napomenuti da je reč o nestacionarnim, aktivnim sistemima — ovde je u pitanju klasični akustični eksperiment koji demonstrira dugoročni, stabilan ritam bez kontinuiranog spoljnog periodičnog pogona.
Kako su to uradili?
Tim (David Grier, Mia Morrell i Leela Elliot) levitirao je veoma lagane polistirenske kuglice pomoću stajaćeg zvučnog talasa koji su generisali male nizove zvučnika. Stajaći talas stvara tačke čvorova i stomaka u prostoru: dok talas osciluje u vremenu, njegove prostorne karakteristike ostaju fiksne, pa on može da drži čestice u levitaciji.
Šta stvara „vremenski kristal“?
Kuglice rasipaju (skatteringuju) zvučne talase, a različite veličine kuglica izazivaju različite izmene u polju zvuka. Zbog tih razlika, interakcije posredovane raspršenim talasima postaju nerecipročene — tj. simetrija akcije i reakcije je narušena na nivou efektivnih međudejstava. Time male razlike u raspršenju postaju izvor stabilne energije za međusobne oscilacije, što omogućava paru (ili grupi) kuglica da osciluje u istom ritmu satima, bez potreba za stalnim periodičnim podsticajem.
Autori u radu objavljenom u Physical Review Letters navode da parovi čestica „mogu iskoristiti ovu nerecipročnost da izvuku energiju iz talasa i održe stacionarne oscilacije uprkos viskoznom otporu i odsustvu periodičnog pogona.”
Zašto je ovo značajno?
Ovaj akustični sistem je posebno interesantan zato što je izuzetno jednostavan i može da funkcioniše već sa dve kuglice — zbog toga autori ga opisuju kao najmanji dosad demonstrirani sistem koji pokazuje ponašanje vremenskog kristala. Iako se u kvantnoj tehnologiji istražuju primene vremenskih kristala (npr. za kvantne senzore ili memoriju), ovaj eksperiment predstavlja klasičnu, aktivnu varijantu takvog uređenja koja otvara nove puteve za proučavanje neravnotežnih i nerecipročnih sistema.
Praktične primene: moguće su u razvoju stabilnih oscilatora za senzore, robustne memorije u specifičnim kvantnim arhitekturama ili za testiranje principa transfera energije u nerecipročnim sistemima. Među prednostima eksperimenta su jednostavni i jeftini materijali — polistiren i zvučni talasi — što olakšava dalja istraživanja u manjim laboratorijama.
Zaključak: Eksperiment NYU‑a nije otvorio vrata putovanju kroz vreme, ali je pokazao neočekivanu i privlačnu pojavu: jednostavan akustični model može održavati dugoročno organizovane oscilacije zahvaljujući nerecipročnim interakcijama. To utiče i na naše razumevanje kako se energije razmenjuju i održavaju u složenim, otvorenim sistemima.
Napomena: Eksperiment je opisan u radu objavljenom u časopisu Physical Review Letters; u tekstu i ovde je istaknuto da je reč o aktivnom (nestacionarnom) sistemu zasnovanom na klasičnoj akustici, što ga razlikuje od kvantnih vremenskih kristala u strožem smislu.
Pomozite nam da budemo bolji.
