Дослідникам з Інституту лазерної фізики Гамбурзького університету вперше вдалося реалізувати часовий кристал, який спонтанно порушує симетрію переведення безперервного часу.

Ідея кристала часу перегукується з нобелівським лауреатом Франком Вільчеком, який вперше запропонував це явище. Подібно до того, як вода спонтанно перетворюється на лід поблизу точки замерзання, порушуючи цим перекладну симетрію системи, перекладна симетрія часу в динамічній системі багатьох тіл спонтанно порушується при утворенні кристала часу.

Останніми роками дослідники вже спостерігали дискретні чи флокетівські кристали часу у періодично керованих закритих й відкритих квантових системах. "Однак у всіх попередніх експериментах симетрія перекладу безперервного часу порушувалася періодичним приводом", - говорить д-р Ханс Кесслер з групи професора Андреаса Хеммеріха в Кластері передового досвіду CUI: Передова візуалізація матерії. "Перед нами стояло завдання реалізувати систему, яка спонтанно порушує симетрію безперервної часової трансляції.

У своєму експерименті вчені використали конденсат Бозе-Ейнштейна усередині оптичного резонатора з високою точністю. Використовуючи незалежний від часу насос, вони спостерігали фазу граничного циклу, яка характеризується періодичними осциляціями, що виникають, внутрішньопорожнинного числа фотонів, що супроводжуються циклічною зміною атомної щільності.

Вони виявили, що тимчасова фаза осциляцій набуває випадкових значень між 0 і 2π, як і очікувалося для спонтанно порушеної безперервної симетрії. Визначивши область стабільності у відповідному просторі параметрів та показавши збереження коливань граничного циклу навіть у присутності сильних тимчасових збурень, дослідники продемонстрували стійкість динамічної фази.

Про своє спостереження вони повідомляють у журналі Science.