I fisici dell’Università Jiao Tong di Shanghai hanno fatto qualcosa di strano.
Hanno costruito un cristallo spaziotemporale da tavolo. Poi lo guardarono sciogliersi.
E il risultato? Spazio e tempo si sono separati indipendentemente.
Di solito pensiamo che sciogliersi sia semplice. Da solido a liquido. Vince l’entropia. L’ordine muore.
Questo materiale non è d’accordo.
In uno stato esotico noto come cristallo spaziotemporale, il tempo e lo spazio possono fondersi separatamente. I risultati, pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences, offrono uno sguardo raro su come questa insolita questione vada in pezzi.
Si comincia con una definizione. “Cristallo” di solito significa atomi in un reticolo 3D. Schemi ripetuti. Ordine perfetto.
Un cristallo spaziotemporale aggiunge tempo al mix.
La struttura si ripete nello spazio e nel tempo. Gli atomi oscillano secondo un ritmo stabile e ripetuto. Cicla ancora e ancora.
Costruirli è difficile. Mantenerli stabili è più difficile. Le versioni quantistiche pongono sfide enormi. Quindi il team si è rivolto a un proxy classico: un analogo classico.
Pensalo come un piatto Chladni. Fai vibrare una superficie a 100 Hertz. I granelli di sabbia danzano. Si sistemano in nodi.
Ma questo esperimento scambia la sabbia con minuscoli dischi di plastica. Ogni disco ha sei perni angolati. Oscillano caoticamente sulla piastra vibrante. Calci casuali dalla forza motrice.
Nessuna linea pulita.
A meno che non ne mettiate abbastanza.
Poi, magia.
Centinaia di dischi si organizzano spontaneamente in un reticolo triangolare. L’intero gruppo ruota come un unico corpo rigido. Una rivoluzione ogni cinque ore.
Questo movimento sincronizzato sopravvive al rumore. Dura quasi un giorno.
Fondamentalmente, quel giro di cinque ore è distinto dalla guida a 100 Hertz. L’unità fornisce solo energia. L’oscillazione di lungo periodo emerge da sola.
Per vedere cosa succede quando l’ordine fallisce, i ricercatori hanno rimosso i dischi. Hanno ridotto la densità. Hanno forzato uno scioglimento.
Non è semplicemente svanito. Non è decaduto gradualmente nel caos.
Il processo di fusione dei cristalli spaziotemporali si è svolto in tre fasi distinte.
- La sincronizzazione sincronizzata fallisce localmente. Alcune zone del cristallo perdono ritmo. Il resto continua a ballare.
- Il ritmo si rompe completamente. L’ordine temporale è sparito. Tuttavia, il cristallo mantiene ancora la sua forma spaziale. Spazio e tempo si stanno disconnettendo.
- Il reticolo crolla. La struttura fisica si spezza. Diventa come un fluido disordinato.
Due diversi processi fisici guidano questo.
La perdita dell’ordine temporale deriva dall’indebolimento delle interazioni tra le particelle. Il collasso del cristallo stesso avviene perché i difetti si diffondono attraverso il reticolo.
Perché è importante?
Perché le regole che governano l’ordine nel tempo differiscono da quelle che governano l’ordine nello spazio.
“I nostri risultati sperimentali rivelano un intricato scenario di fusione in tre fasi”, hanno scritto i ricercatori. Hanno notato che le simmetrie spaziali e temporali si fondono a valori critici distinti. Attraverso diversi meccanismi. Agiscono in modo indipendente.
Ciò non significa che tutti i cristalli dello spaziotempo si comportino in questo modo. I sistemi quantistici potrebbero differire.
Ma l’esperimento dimostra che spazio e tempo possono disconnettersi durante una transizione di fase.
Apre nuove strade per lo studio della rottura complessa della simmetria nei sistemi classici. Le fasi esotiche e fuori equilibrio non sono più solo teoria. Possono essere visti. Anche se solo per poche ore, su un tavolo vibrante in Cina.
