Može li se u tvari održati pravilan ritam čak i kada se njegovo vremensko usklađivanje povremeno poremeti? Fizičari predlažu stanje koje nazivaju diskretnom vremenskom tekućinom. U njihovim simulacijama toplinske fluktuacije, umjesto da samo razaraju red, pomažu da se on uspostavi.
Zuo Wang, Paul Schindler, Marin Bukov i Marios Michael opisali su prijedlog u svom radu od 21. listopada. Rad još nije prošao znanstvenu recenziju.
Što se ponavlja u vremenskom kristalu?
Obični kristal prepoznajemo po pravilnom rasporedu sastavnih dijelova u prostoru. Kod vremenskog kristala važan je obrazac promjena: određeno svojstvo sustava ponavlja se u vremenu.
U diskretnom vremenskom kristalu sustav može odgovoriti na ponavljajuću pobudu ritmom sporijim od njezina. Ako se pobuda ponavlja jednom u svakom ciklusu, odgovor se, primjerice, vraća u početno stanje tek nakon dvaju ciklusa. Pritom nije dovoljno da se nešto samo njiše. Bitno je da takav kolektivni odgovor ostane postojan i uz određene poremećaje.
To je ponašanje već zabilježeno u pokusima sa zarobljenim ionima. Novi prijedlog zato ne uvodi vremenski kristal prvi put, nego istražuje drukčiju vrstu njegova vremenskog reda.
Ritam ostaje, ali povremeno mijenja korak
Autori su simulirali klasični model dvodimenzionalne mreže međudjelujućih spinova, koje u modelu možemo zamisliti kao sitne magnetske strelice. Mreža je povezana s elektromagnetskim rezonatorom. Njegove toplinske fluktuacije stvaraju približno periodičnu, ali nesavršenu pobudu.
U određenom rasponu temperatura spinovi odgovaraju udvostručenim periodom. Povremeno ipak nasumično prelaze između dvaju mogućih vremenskih obrazaca. Te prijelaze autori nazivaju vremenskim solitonima: oni narušavaju dugotrajnu usklađenost, a lokalno ponavljanje može se nastaviti.
Za predodžbu razlike može pomoći niz koraka: pravilan slijed može se nastaviti i nakon pomaka kojim korak počinje. To je analogija za vremenski obrazac, a ne opis čestica koje fizički teku kroz vrijeme.
Sljedeći je korak provjera u pokusu
Simulirano stanje traje ograničeno vrijeme. Autori razmatraju eksperimentalne mogućnosti, ali ga nisu proizveli u laboratoriju. Model također zanemaruje povratni utjecaj spinova na rezonator. Mogućnost sličnog reda u toplinskoj ravnoteži ostaje otvoren istraživački smjer, a ne potvrđen rezultat ovog rada.
