Кристалл времени представляет собой особую форму материи, которая демонстрирует непрерывные повторяющиеся паттерны во времени, подобно тому, как атомы в обычном кристалле повторяются в пространстве. До недавнего времени такие структуры существовали только в сложных квантовых системах микроскопических размеров.
Странные «кристаллы времени» наконец удалось увидеть невооруженным глазом
Физики из Университета Колорадо в Боулдере создали кристалл времени размером в несколько сантиметров, который можно наблюдать без микроскопа. Для его получения они использовали обычный свет и жидкие кристаллы.
Кристалл времени под микроскопом. Zhao & Smalyukh, 2025, Nature Materials
Идею кристалла времени в 2012 году предложил лауреат Нобелевской премии физик Фрэнк Вильчек. Название отражает периодичность во времени, аналогичную пространственной периодичности обычных кристаллов — атомы повторяются в пространстве, а здесь структура повторяется во времени. Причем периодические изменения структуры не требуют притока энергии и имеют дальний порядок.
Исследователи нашли способ создать кристалл времени макроскопических размеров — от миллиметров до сантиметров. Работа опубликована в журнале Nature Materials. Ученые использовали жидкие кристаллы — молекулы в форме стержней, обладающие свойствами жидкости и твердого тела.
Как создать кристалл времени
Кристалл времени.
Процесс создания удивительно прост: достаточно направить свет, даже от обычной лампочки, на пленку жидких кристаллов, зажатую между стеклянными пластинами. Свет активирует светочувствительные молекулы красителя, которые меняют ориентацию и запускают скручивание молекул жидкого кристалла. Возникает эффект домино — молекулы переориентируются в сложном взаимодействии, распространяющемся по образцу как «волны», которую создают зрители на стадионах, когда встают и поднимают руки по очереди, создавая визуальный эффект бегущей по трибунам волны.
Из этого молекулярного «супа» возникают стабильные скрученные образования, ведущие себя как частицы и создающие наблюдаемую рябь. Кристалл времени сохранял свой характерный ритм часами даже при изменении температуры и интенсивности света.
Пространственная конфигурация, временная периодичность и взаимодействие многих тел в пространственно-временном кристалле.
«Мы были удивлены и взволнованы, увидев, что такой кристаллический порядок во времени можно легко наблюдать в мягких системах», — говорит Иван Смалюх, физик из Университета Колорадо в Боулдере, руководивший работой.
Авторы считают, что тонкие слои кристаллов времени можно встраивать в банкноты для проверки их подлинности. Свет, проходящий через стопки разных кристаллов с характерными паттернами, создаст изменяющийся двумерный штрих-код, который крайне сложно подделать.