Физики из Шанхайского университета Цзяо Тун впервые наблюдали процесс плавления пространственно-временного кристалла. Для эксперимента ученые использовали сотни пластиковых дисков на вибрирующей поверхности. Исследование показало, что необычная структура теряет порядок в 3 отдельных этапа.
Пространственно-временным кристаллом называют систему, в которой упорядоченная структура повторяется не только в пространстве, но и во времени. В обычном кристалле атомы образуют регулярную решетку, а в таком состоянии вещества устойчивый повторяющийся ритм создают также их колебания. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Установка представляла собой плоскую платформу, которую приводили в колебание с частотой 100 Гц. На ней находились небольшие пластиковые диски с 6 наклонными штифтами на нижней стороне. При высокой плотности диски сами выстраивались в треугольную решетку, а вся конструкция начинала вращаться как единое тело.
Полный оборот такой решетки занимал около 5 часов, хотя платформа совершала 100 колебаний в секунду. Это медленное движение возникало независимо от внешней вибрации, которая лишь передавала дискам энергию. Синхронное вращение могло сохраняться почти сутки даже при заметных помехах.
Чтобы запустить плавление, исследователи уменьшили число дисков и снизили их плотность. Сначала синхронность нарушалась на отдельных участках, тогда как остальная система продолжала двигаться согласованно. Затем временной ритм полностью исчезал, но пространственная решетка в значительной степени сохранялась.
На заключительном этапе разрушалась и сама кристаллическая структура, превращаясь в неупорядоченное состояние, похожее на жидкость. Ученые связали потерю временного порядка с ослаблением взаимодействий между частицами, а распад решетки — с распространением дефектов. Авторы работы считают, что порядок во времени и порядок в пространстве могут разрушаться по разным физическим механизмам.
