Les scientifiques ont développé les tout premiers cristaux de temps qui sont visibles à l’œil humain, et ils pourraient un jour se diriger vers 100 $.
Les cristaux de temps émergent des plis qui apparaissent lorsque la lumière est brillante sur des cristaux liquides – comme ceux trouvés à l’intérieur des écrans LCD.
Contrairement aux cristaux de temps précédents, ces «rayures psychédéliques de tigre» sont visibles, les chercheurs dit dans un communiqué. Cela donne aux scientifiques une nouvelle fenêtre pour sonder ce bizarre phase de matière et possède également un certain nombre d’applications pratiques, des télécommunications aux conceptions anti-contrefaçon et au stockage de données. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 4 septembre dans la revue Matériaux de la nature.
« Ils peuvent être observés directement au microscope et même, dans des conditions spéciales, par l’œil nu », auteur principal de l’étude Hanqing Zhaoun étudiant diplômé du Département de physique de l’Université du Colorado Boulder, a déclaré dans le communiqué.
Proposée pour la première fois en 2012 par le physicien lauréat du prix Nobel Frank WilczekLes cristaux de temps sont des groupes de particules qui se répètent dans le temps, tout comme les autres cristaux se répètent dans l’espace. Ce comportement intrigue les physiciens – les lois physiques sont entièrement symétriques dans l’espace et surtout dans le temps, conduisant à des résultats qui sont les mêmes quelle que soit leur direction dans l’espace ou le temps.
Mais les cristaux rompent cette symétrie, se dispersant dans une direction spatiale préférée. Cela signifie que, malgré les lois physiques conservant leur symétrie sous-jacente, ces lois créent des résultats différents pour les cristaux en fonction de la direction qu’ils agissent sur eux.
Et de la même manière que les cristaux brisent la symétrie dans l’espace, les cristaux de temps les brisent dans le temps. Ils existent dans l’énergie la plus basse possible autorisée par mécanique quantiqueet osciller entre deux états sans ralentir.
Ces propriétés remarquables ont conduit à affirmer que les cristaux de temps sont des machines de mouvement perpétuelles qui violent le Deuxième loi de la thermodynamiquemais Ce n’est pas le cas. Les cristaux, qui sont entraînés par des photons ou des particules légères, ne peuvent pas perdre ou gagner de l’énergie; Tout ce que fait la lumière qui les frappe, c’est les faire répéter leur mélange à deux États.
Depuis la proposition de Wilczek, les physiciens ont créé et étudié les cristaux temporels diamants à l’intérieur, ordinateurs quantiques et Atomes de Rubidium excités à des centaines de fois leur taille typique. Pourtant, ces cristaux ne peuvent pas être directement vus et sont plutôt étudiés à travers les fluctuations de la lumière laser.
Pour concevoir leurs cristaux de temps visibles, les chercheurs derrière la nouvelle étude ont pris en sandwich les cristaux liquides – des molécules en forme de tige qui se comportent à la fois comme des solides et des liquides – entre deux morceaux de verre revêtus de colorant. S’ils sont pressés ensemble de la bonne manière, ces molécules forment des plis qui peuvent se déplacer et même se comporter comme des atomes.
« Vous avez ces rebondissements, et vous ne pouvez pas facilement les supprimer », co-auteur de l’étude Ivan Smalyukhun professeur de physique à l’Université du Colorado Boulder, a déclaré dans le communiqué. « Ils se comportent comme particules et commencer à interagir les uns avec les autres. «
En faisant briller la lumière sur les morceaux de verre, les scientifiques ont fait que les molécules de colorant les enrobant pour se déplacer en réponse et presser les cristaux liquides à leur tour, formant des milliers de nouveaux plis qui ont dansé à travers la solution dans les interactions qui se répétaient régulièrement au fil du temps. Même lorsque les chercheurs ont augmenté ou abaissé la température, les mouvements des plis sont restés inchangés.
« Tout est né de rien », a déclaré Smalyukh. « Tout ce que vous faites est de briller une lumière, et tout ce monde de cristaux de temps émerge. »
Au-delà des progrès de la physique fondamentale, les chercheurs disent que leur nouveau système pourrait un jour être développé en « filigranes » dont les modèles distincts rendront plus difficile les factures de dénomination plus difficiles à contrefaire. L’empilement des cristaux pourrait également créer des modèles encore plus compliqués qui pourraient stocker de grandes quantités de données.
« Nous ne voulons pas limiter les applications en ce moment », a déclaré Smalyukh. « Je pense qu’il existe des opportunités de pousser cette technologie dans toutes sortes de directions. »
