Ученые из Венского технического университета выяснили, что кристаллы времени могут формироваться благодаря квантовым корреляциям между частицами — флуктуациям, которые раньше считались препятствием для их существования. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
Природа наполнена ритмами: смена времен года связана с движением Земли вокруг Солнца, а тиканье маятниковых часов определяется колебанием маятника.
Но регулярные ритмы могут возникать и иначе — спонтанно, без внешнего "метронома", за счет взаимодействия множества частиц. Такое явление называют "кристаллом времени".Когда жидкость замерзает, хаотичное движение частиц сменяется строгим порядком: образуется кристалл с регулярной решеткой. Нарушается пространственная симметрия — появляются направления, отличные от других.
Ученые задали вопрос: может ли аналогичная "симметрия" нарушаться не в пространстве, а во времени? Может ли система, изначально одинаковая в любой момент, самопроизвольно обрести ритм?
"Считалось, что кристаллы времени возможны только в особых системах, например в квантовых газах, где удобно описывать поведение средними значениями, игнорируя случайные квантовые флуктуации", — пояснил Феликс Руссо из Института теоретической физики Вены.
Однако расчеты показали обратное: именно квантовые корреляции, которые ранее считали дестабилизирующими, могут формировать и поддерживать временной порядок. За счет сложных взаимодействий частицы начинают вести себя коллективно, и система начинает "осциллировать" — как будто сама завела себе часы.
Исследователи смоделировали двумерную решетку частиц, удерживаемых лазерным полем. В такой системе возникали спонтанные колебания, вызванные именно квантовыми взаимодействиями.
Открытие помогает глубже понять поведение квантовых многочастичных систем и может послужить основой для развития новых квантовых технологий и сверхточных методов измерений.
Свежие комментарии