FOTO/VIDEO Experiment spectaculos: Fizicienii au creat un cristal spațiu-timp. Ce-a urmat după i-a uimit pe toți

Un experiment aparent simplu, dar cu implicații profunde, schimbă modul în care înțelegem materia. Fizicienii au reușit să creeze un așa-numit cristal spațiu-timp, o formă exotică în care structura se repetă nu doar în spațiu, ci și în timp, și, mai mult, au observat pentru prima dată cum această stare se „topește”.

Studiul, realizat de cercetători de la Universitatea Jiao Tong din Shanghai și publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, arată că procesul nu este unul simplu, ci se desfășoară în trei etape distincte, diferite de topirea clasică a unui solid.

Ce este, de fapt, un cristal spațiu-timp

În fizică, un cristal nu înseamnă doar un obiect strălucitor, ci o rețea ordonată de atomi care se repetă perfect în spațiu. În cazul cristalelor spațiu-timp, această ordine apare și în timp, particulele oscilează într-un ritm stabil, care se repetă constant, potrivit Science Alert.

Este o stare a materiei încă dificil de studiat, tocmai pentru că aceste sisteme sunt greu de creat și de menținut stabile suficient timp pentru observații detaliate.

Un experiment de laborator, cu discuri „dansatoare”

Pentru a depăși aceste limitări, cercetătorii au construit un model clasic. Pe o suprafață vibrată de 100 de ori pe secundă, au plasat sute de discuri minuscule din plastic, prevăzute cu mici „picioare”.

Inițial, mișcarea este haotică. Însă, odată ce numărul discurilor crește, apare un fenomen neașteptat, acestea se organizează spontan într-o rețea triunghiulară și încep să se rotească sincron, ca un singur corp. O rotație completă durează aproximativ cinci ore, iar mișcarea poate continua aproape o zi, în ciuda perturbațiilor.

Important este că acest ritm lent este independent de vibrația rapidă a plăcii, semn că sistemul generează singur ordinea temporală.

Topirea, un proces în trei pași

Pentru a vedea cum se destramă această ordine, fizicienii au redus densitatea discurilor. Rezultatul nu a fost o revenire graduală la haos, ci o topire în trei etape.

Mai întâi, sincronizarea în timp începe să cedeze local, în timp ce structura spațială rămâne intactă. Apoi, ritmul comun dispare complet, deși rețeaua geometrică persistă parțial. În final, și această structură se prăbușește, iar sistemul devine complet dezordonat, ca un fluid.

Cercetătorii au identificat două mecanisme distincte în acest proces. Pierderea ordinii temporale este cauzată de slăbirea interacțiunilor dintre particule, în timp ce distrugerea structurii spațiale apare prin propagarea defectelor în rețea.

O descoperire care schimbă regulile jocului

Rezultatele sugerează că ordinea în timp și cea în spațiu sunt guvernate de reguli diferite și pot evolua independent. Cu alte cuvinte, timpul și spațiul, chiar și la nivel de materie, se pot „desprinde” unul de celălalt.

Descoperirea nu înseamnă că toate cristalele spațiu-timp se comportă la fel, dar deschide o direcție nouă de cercetare. Fizicienii pot explora acum tranzițiile de fază într-un mod mai complex, inclusiv în sisteme clasice, nu doar cuantice.

„Rezultatele noastre dezvăluie un scenariu de topire în trei etape, în care ordinea spațială și cea temporală se pierd la valori diferite și prin mecanisme distincte”, notează autorii studiului.

Pe scurt, un experiment cu discuri de plastic, aparent banal, scoate la lumină un adevăr surprinzător, chiar și legile fundamentale ale materiei pot avea nuanțe neașteptate.