Американські фізики першими у світі створили матеріальну форму часу

Фізики з Університету Колорадо в Боулдері створили видимий, самопідтримуваний «кристал часу» — матеріал, який перебуває у безперервному русі завдяки рідким кристалам, що формують нескінченно повторювані візерунки під дією світла. Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Mate­ri­als.

Команда під керівництвом аспіранта Ганьціна Чжао та професора Івана Смалюха, який також працює в Інституті відновлюваної та сталої енергетики (RASEI), використала рідкі кристали — матеріал із властивостями твердих тіл і рідин. Під впливом світла молекули починали самостійно змінювати орієнтацію й утворювати закручені рухи, що повторювалися годинами. Через мікроскоп це виглядало як кольорові імпульсні смуги, які постійно змінюються.

*Фізики з Університету Колорадо в Боулдері вперше використали рідкі кристали для створення нового виду кристала часу — цікавої фази речовини, в якій частинки перебувають у постійному русі.

За словами Смалюха, це перший кристал часу, який можна спостерігати безпосередньо під мікроскопом, а іноді навіть неозброєним оком. Дослідники називають його «видимим проявом упорядкування у часі», аналогом того, як звичайні кристали — наприклад, алмаз чи сіль — утворюють впорядковані ґратки у просторі.

Ідея «кристалів часу» належить нобелівському лауреату Френку Вільчеку, який запропонував її у 2012 році. Якщо звичайні кристали мають впорядковану структуру в просторі, то кристали часу — це впорядкування у часовому вимірі, коли частинки рухаються нескінченно в замкнутому циклі.

Комп’ютерна симуляція показує внутрішню роботу кристала часу. Промінь світла (синя стрілка) змушує молекули барвника (червоні стрижні) змінювати своє орієнтування, викликаючи рух рідких кристалів нижче.

Новий тип кристала часу утворюється між двома скляними пластинами з барвниками, де рідкі кристали під дією світла формують тисячі «солітонів» — топологічних структур, що поводяться як частинки. Вони взаємодіють і рухаються за впорядкованими траєкторіями, утворюючи ритмічні цикли, які підтримуються навіть при зміні температури. Дослідники вважають, що такі матеріали можуть мати практичні застосування — від захисту банкнот за допомогою «часових водяних знаків» до зберігання великих обсягів даних у вигляді складних часових кодів.