onze huidige, goed ingeburgerd begrip van fasen van materie heeft voornamelijk betrekking op systemen die op of in de buurt van thermisch evenwicht zijn. Echter, er is een rijke wereld van systemen die niet in evenwicht zijn, die nieuwe en fascinerende fasen van materie zouden kunnen herbergen.

Onlangs, studies gericht op systemen buiten thermisch evenwicht hebben geleid tot de ontdekking van nieuwe fasen in periodiek aangedreven kwantumsystemen, de meest bekende daarvan is de discrete tijdkristal (DTC) fase. Deze unieke fase wordt gekenmerkt door collectieve subharmonische oscillaties die voortkomen uit de wisselwerking tussen veellichameninteracties en niet-evenwichtsaandrijving, wat leidt tot een verlies van ergodiciteit.

interessant, subharmonische oscillaties zijn ook bekend als een kenmerk van dynamische systemen, zoals roofdier-prooimodellen en parametrische resonanties. Sommige onderzoekers hebben dus de mogelijkheid onderzocht dat deze klassieke systemen vergelijkbare kenmerken vertonen als die waargenomen in de DTC-fase.

Onderzoekers van de Universiteit van Californië hebben onlangs een onderzoek uitgevoerd naar deze mogelijkheid, gericht op periodiek aangedreven Hamiltoniaanse dynamiek gekoppeld aan een bad met eindige temperatuur, die zowel wrijving als geluid kan geven. hun papier, onlangs gepubliceerd in Natuurfysica , laat zien dat de ruis en interacties die in dit systeem ontstaan, een eerste-orde dynamische faseovergang kunnen aansturen, van een discrete tijdtranslatie invariante fase naar een "geactiveerde" klassieke discrete tijdkristal (CDTC) fase.

"Ons doel was om te onderzoeken of een puur klassiek veellichamensysteem gekoppeld aan een luidruchtig, omgeving met een eindige temperatuur zou hetzelfde type rigide tijd-kristallijne orde kunnen vertonen waarvan bekend is dat het voorkomt in kwantumsystemen, "Michael Zaletel, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org.

De meest recente experimenten die tijdkristallen onderzoeken, waren gericht op kwantumsystemen, zoals ingesloten atomaire ionen en spins in vaste toestand. Echter, geïnspireerd door experimenten met gedreven ladingsdichtheidsgolven die teruggaan tot de jaren 80, Zaletel en zijn collega's besloten terug te komen op de vraag of de kristallijne tijdorde zou kunnen ontstaan ​​in klassieke niet-evenwichtssystemen.

In hun numerieke experimenten, de onderzoekers ontdekten dat wanneer gekoppeld aan een bad met eindige temperatuur, een periodiek aangedreven 1-D klassiek systeem kan een faseovergang vertonen tussen een geactiveerde CDTC en een symmetrie-ononderbroken fase. In de CDTC-fase de tijd-translatie symmetrie is uitgebroken tot exponentieel lange tijdschalen. In aanvulling, de onderzoekers observeerden de aanwezigheid van power-law-correlaties langs een kritische lijn van de eerste orde.

"Voor een generiek klassiek systeem in één dimensie, we vinden dat de tijdkristallijne orde exponentieel lang overleeft, maar uiteindelijk eindige tijdschaal, "Norman Yao, een andere onderzoeker die bij het onderzoek betrokken was, vertelde Phys.org. "Een intrigerende open vraag is of men een complexere reeks interacties tussen de klassieke deeltjes kan gebruiken om het tijdkristallijne gedrag uit te breiden tot oneindige tijden. Hoewel we hier niet positief over zijn, wij vermoeden, voortbouwend op een prachtig resultaat bereikt door Peter Gács in de context van probabilistische cellulaire automaten, dat oneindig langlevende klassieke tijdkristallen inderdaad in elke dimensie kunnen bestaan."

De recente studie van Zaletel, Yao en hun collega's zijn een van de eersten die de DTC-faseovergang onderzoeken in een klassiek niet-evenwichtig veellichamensysteem. In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan verdere studies uit te voeren om hun vermoeden dat klassieke tijdkristallen bestaan, rigoureus te bewijzen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk