Nature Physics: физики взорвали атомы и создали "невозможный" кристалл времени

Ученые создали экзотическое состояние материи, известное как временной кристалл, взрывая атомы рубидия с помощью лазеров. Исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, показывает, что возбуждение атомов до состояния Ридберга приводит к образованию временного кристалла. Команда физиков использовала лазерный свет, чтобы достичь этого состояния, где атомы рубидия в стеклянном контейнере начали спонтанно колебаться.

Фото: U.S. Navy by Greg Vojtko, PDM

Временные кристаллы, впервые предложенные Фрэнком Вильчеком в 2012 году, характеризуются движениями частиц, которые повторяются во времени. В отличие от пространственных кристаллов, временные кристаллы демонстрируют осцилляции, не зависящие от внешних факторов.

Этот новый тип временного кристалла был создан из газа атомов рубидия при комнатной температуре.

Физики под руководством Сяолин У, Чжуцин Ван и Фан Яна из Университета Цинхуа в Китае использовали лазеры, чтобы возбудить атомы рубидия до состояний Ридберга. В этом состоянии атомы увеличиваются в размерах, что существенно меняет их взаимодействие друг с другом и с лазерным светом.

Это создает петлю обратной связи, вызывающую спонтанные колебания между двумя атомными состояниями, что приводит к осцилляции поглощения света.

В результате эксперимента команда наблюдала, что при постоянной интенсивности лазера свет, проходящий через контейнер, начинал колебаться. Это указывает на образование временного кристалла, поскольку колебания возникали без внешнего вмешательства.

Данное открытие открывает новые возможности для изучения временных кристаллов и может иметь применение в технологиях, требующих стабильных колебаний, таких как метрология и квантовая обработка информации.

Физик Томас Поль из Венского технического университета отметил, что новая система предоставляет мощную платформу для изучения временных кристаллов в соответствии с идеями Фрэнка Вильчека.