Физики создали макроскопический кристалл времени, управляемый невзаимными акустическими силами

Группа физиков из Нью-Йоркского университета (NYU), работающая в Центре исследований мягкой материи, экспериментально зафиксировала новый, макроскопический тип временного кристалла. Это экзотическое состояние материи, наблюдаемое в масштабе, оперирует компонентами, видимыми невооруженным глазом, и демонстрирует поведение, которое, по-видимому, нарушает Третий закон движения Исаака Ньютона. Открытие, опубликованное в журнале Physical Review Letters 6 февраля 2026 года, примечательно своей относительной простотой, что отличает его от общепринятого представления о временных кристаллах как о сложных квантовых явлениях.

Экспериментальная установка, разработанная под руководством профессора Дэвида Грира, использует акустический левитатор, который удерживает небольшие шарики из пенополистирола в воздухе с помощью стоячих звуковых волн, противодействующих гравитации. Устройство компактно, его высота не превышает тридцати сантиметров, что делает его доступным для широкого круга исследований. Взаимодействие между левитирующими частицами происходит посредством обмена рассеянными звуковыми волнами, что и порождает наблюдаемую асимметрию. В исследовании, помимо профессора Грира, участвовали аспирантка Миа Моррелл и студентка бакалавриата Лила Эллиотт.

Ключевой аспект, нарушающий принцип взаимности, заключается в зависимости силы, передаваемой между частицами, от их размера. Более крупный шарик рассеивает значительно больший объем звуковой энергии, чем меньший. Это приводит к тому, что сила, приложенная крупной частицей к мелкой, превышает ответную силу, которую мелкая частица оказывает на крупную. Это фундаментальное нарушение взаимности позволяет системе поддерживать устойчивое, самоподдерживающееся ритмичное колебание — отличительный признак временного кристалла. Исследователи зафиксировали, что частицы сохраняют этот упорядоченный паттерн в течение нескольких часов, что свидетельствует о высокой стабильности системы.

Это достижение открывает горизонты для изучения явлений с нарушенной взаимностью в различных научных областях. В частности, эта простая макроскопическая аналоговая модель может служить инструментом для моделирования взаимодействий, нарушающих принцип взаимности, наблюдаемых в системной биологии, таких как метаболизм и циркадные ритмы. Помимо биологических параллелей, акустически левитирующие временные кристаллы несут потенциал для технологического развития, включая прогресс в квантовых вычислениях, усовершенствовании систем хранения данных и разработке высокоточных сенсоров. Исследование, поддержанное, в том числе, Национальным научным фондом США, подтверждает, что упорядоченность временного кристалла может возникать из классических волновых сил, нарушающих симметрию, а не являться исключительной прерогативой квантовых состояний.