Пространственно-временной кристалл получили физики в Берлине

Пространственно-временной кристалл, состоящий из магнонов при комнатной температуре, удалось создать немецко-польской исследовательской группе, 24 февраля сообщает Phys.org.

С помощью сканирующего просвечивающего рентгеновского микроскопа Maxymus at Bessy II в Центре Гельмгольца в Берлине ученым удалось снять повторяющуюся периодическую структуру намагниченности в кристалле.

Кристалл — это твердое тело, атомы или молекулы которого регулярно расположены в определенной структуре. Если посмотреть на кристаллический материал под микроскопом, то можно обнаружить атомы или молекулы расположенными всегда через одни и те же интервалы.

Аналогично с пространственно-временными кристаллами. Однако повторяющаяся структура в них существует не только в пространстве, но и во времени. Частицы находятся в постоянном движении до тех пор, пока через некоторое время они снова не выстраиваются в первоначальный узор.

В 2012 году Нобелевский лауреат по физике Франк Вильчек открыл симметрию материи во времени. Его считают первооткрывателем этих так называемых кристаллов времени, хотя как теоретик он предсказывал их лишь гипотетически.

С тех пор несколько ученых искали материалы, в которых наблюдалось бы это явление. Тот факт, что кристаллы пространства-времени действительно существуют, был практически впервые подтвержден в 2017 году. Однако эти структуры были размером всего в несколько нанометров и формировались только при очень низких температурах — ниже минус 250 градусов по Цельсию. Поэтому тот факт, что немецко-польским ученым удалось получить изображение относительно больших пространственно-временных кристаллов размером в несколько микрометров при комнатной температуре, считается новаторским.

«Мы смогли показать, что такие кристаллы пространства-времени гораздо более прочны и широко распространены, чем считалось вначале. Наш кристалл конденсируется при комнатной температуре, и частицы могут взаимодействовать с ним, в отличие от изолированной системы. Более того, он достиг размеров, которые можно было бы использовать, чтобы что-то сделать с этим магноническим пространственно-временным кристаллом. Это может привести к множеству потенциальных применений», — говорит Павел Грушецкий, ученый физического факультета Университета Адама Мицкевича в Познани.

Классические кристаллы имеют очень широкую область применения. Теперь, если кристаллы могут существовать не только в пространстве, но и во времени, добавилось еще одно направление возможных применений. У таких структур есть огромный потенциал применения в технологиях связи, радиолокации и визуализации.

Напомним, магноны — квазичастицы, возникающие при возбуждении системы взаимодействующих спинов.