Фізики NYU зафіксували макроскопічний кристал часу, що порушує Третій закон Ньютона

Група фізиків з Нью-Йоркського університету (NYU) експериментально спостерігала принципово нову форму кристала часу. Цей екзотичний стан матерії складається з макроскопічних компонентів — видимих об'єктів, які левітують на звукових хвилях та обмінюються ними під час взаємодії. Результати цього дослідження були опубліковані у виданні «Physical Review Letters» 6 лютого 2026 року.

Експериментальна система складається з невеликих полістирольних кульок, утримуваних у повітрі за допомогою акустичного левітатора. Цей пристрій використовує стоячі звукові хвилі для протистояння силі гравітації, забезпечуючи стабільне зависання частинок. Пристрій має висоту трохи більше тридцяти сантиметрів і поміщається в долоні, а стабільність патерну зберігається протягом кількох годин, що підкреслює його практичну доступність для макроскопічних досліджень.

Взаємодія між левітуючими частинками відбувається через розсіяння звукових хвиль, що призводить до нереципрокної взаємодії, залежної від розміру частинок. Зокрема, більша кулька розсіює значно більше звукової енергії, ніж менша. Це спричиняє те, що сила, яку велика частинка прикладає до малої, перевищує зворотну силу. Ця внутрішня асиметрія, зумовлена хвильовим посередництвом, порушує принцип взаємності, закріплений у Третьому законі руху Ісаака Ньютона, який вимагає збалансованих пар сил.

Порушення принципу взаємності (нереципрокність) дозволяє системі підтримувати стійку, самопідтримувану ритмічну осциляцію, що є визначальною ознакою кристала часу. Дослідники, серед яких професор Девід Грір, керівник Центру дослідження м'якої матерії NYU, аспірантка Мія Морелл та студентка бакалаврату Ліла Елліотт, дійшли висновку, що це досягнення представляє класичний макроскопічний кристал часу, механізм якого суперечить класичній механіці. Це відкриття демонструє реалізацію кристалів часу у простому класичному аналогу, раніше сприйманому як виключно складні квантові явища.

Ця знахідка розширює розуміння нереципрокних явищ та має потенціал для прогресу в квантових обчисленнях, системах зберігання даних та розробці високоточних сенсорів. Крім того, ці кристали пропонують спостережувану макроскопічну аналогову модель для дослідження нереципрокних взаємодій у біофізичних процесах, таких як метаболізм та циркадні ритми. Експеримент, підтриманий грантами Національного наукового фонду, зокрема DMR-21043837 та DMR-2428983, доводить, що порядок кристала часу може виникати з класичних сил, опосередкованих хвилями, що порушують симетрію.