Fizičari iz Shanghai Jiao Tong University su prvi put u laboratoriji posmatrali topljenje prostorno‑vremenskog kristala. Eksperiment sa stotinama plastičnih diskova na ploči vibriranoj na 100 Hz otkrio je trofazni proces: lokalni prekid vremenskog ritma, globalni kolaps vremena uz očuvanu prostornu urednost, i konačni raspad rešetke zbog širenja defekata. Rezultati ukazuju da se prostorni i vremenski poredak raspadaju kroz različite mehanizme, što ima implikacije za razumevanje vanravnotežnih faza materije.
Kako se topi prostorno‑vremenski kristal: prvo laboratorijsko posmatranje u tri faze
(Florencio Horcajo Alvarez/Canva)
Fizičari sa Shanghai Jiao Tong University u laboratoriji su po prvi put direktno posmatrali kako se prostorno‑vremenski kristal raspada — i otkrili da se taj proces odvija u tri jasno odvojene faze. Rezultati su objavljeni u Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
YouTube Thumbnail
Eksperimentalni sistem
Istraživači su koristili jednostavan, ali efikasan klasični model: ravnu ploču vibriranu na 100 Hz na kojoj su stajali stotine malih plastičnih diskova. Svaki disk ima šest nagnutih „nogica“ koje kratko kontaktiraju površinu pri svakoj vibraciji, dobijajući nasumične udarce. Umesto da formiraju statične Chladni‑obrasce, diskovi se pri dovoljnoj gustini spontano organizuju u trokutastu rešetku koja se ponaša kao kruto telo i rotira sporo — otprilike jedan obrt na ~5 sati — uz očuvanu sinhronizaciju i uprkos šumu.
A diagram illustrating the experiment. (Liu et al.,PNAS, 2026)
Melting u tri faze
Kako su smanjivali gustinu uklanjanjem diskova, kristal se nije jednostavno raspao. Umesto toga, istraživači su zabeležili tri faze topljenja:
Arrangements of particles from disordered (left) to ordered (right). (Liu et al.,PNAS, 2026)
- 1. Lokalni prekid vremenske sinhronizacije: ritam počinje da popušta u izolovanim oblastima dok ostatak rešetke i dalje rotira.
- 2. Globalni kolaps vremenskog ritma: dugoperiodna oscilacija se gubi u celom uzorku, ali prostorna rešetka i dalje zadržava većinu uređenosti (fluid‑hexatic faza).
- 3. Raspad prostorne rešetke: širenjem defekata rešetka se urušava i sistem prelazi u analogiju tečnog, nereda stanja.
Fizički mehanizmi i značaj
Analiza pokazuje da su za svaku fazu odgovorni različiti mehanizmi: gubitak vremenskog poretka povezan je sa slabljenjem međuparticijskih interakcija, dok prostorni raspad vodi širenje defekata kroz rešetku. To sugeriše da su pravila koja upravljaju urednošću u vremenu suštinski različita od pravila za urednost u prostoru — odnosno, prostorno i vremensko uređenje mogu da «otpadaju» nezavisno.
Spatial and temporal order melt separately in a spacetime crystal, producing intermediate fluid-hexatic and fluid-time-crystal states before both forms of order are lost. (Liu et al.,PNAS, 2026)
„Naši eksperimenti otkrivaju složeni trofazni scenario topljenja u kojem se prostorna i vremenska kristalna urednost tope pri različitim kritičnim vrednostima i kroz različite fizičke mehanizme,“ navode autori.
Iako je reč o klasičnom analogu (što olakšava eksperiment), ovo otkriće otvara put za bolje razumevanje faznih prelaza u daljim klasičnim i kvantnim sistemima koji pokazuju kompleksno kršenje prostorno‑vremenskih simetrija.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Objavljeno: Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026.
Pomozite nam da budemo bolji.
