Físicos da Universidade Jiao Tong de Xangai fizeram algo estranho.
Eles construíram um cristal de espaço-tempo de mesa. Então eles assistiram derreter.
E o resultado? O espaço e o tempo se separaram de forma independente.
Geralmente pensamos que derreter é simples. Sólido para líquido. A entropia vence. A ordem morre.
Este material discorda.
Em um estado exótico conhecido como cristal do espaço-tempo, o tempo e o espaço podem derreter separadamente. As descobertas, publicadas no Proceedings of the National Academy of Sciences, oferecem uma rara visão de como este assunto incomum se desintegra.
Tudo começa com uma definição. “Cristal” geralmente significa átomos em uma rede 3D. Repetindo padrões. Ordem perfeita.
Um cristal do espaço-tempo adiciona tempo à mistura.
A estrutura se repete no espaço e no tempo. Os átomos oscilam em um ritmo estável e repetitivo. Ele circula continuamente.
Construí-los é difícil. Mantê-los estáveis é mais difícil. As versões quânticas apresentam enormes desafios. Então a equipe recorreu a um proxy clássico: um analógico clássico.
Pense nisso como um prato Chladni. Você vibra uma superfície a 100 Hertz. Os grãos de areia dançam. Eles se estabelecem em nós.
Mas esta experiência troca areia por pequenos discos de plástico. Cada disco possui seis pinos angulares. Eles balançam caoticamente na placa vibratória. Chutes aleatórios da força motriz.
Sem linhas perfeitas.
A menos que você coloque um número suficiente deles.
Então, magia.
Centenas de discos se organizam espontaneamente em uma rede triangular. Todo o grupo gira como um corpo rígido. Uma revolução a cada cinco horas.
Este movimento sincronizado sobrevive ao ruído. Dura quase um dia.
Crucialmente, esse giro de cinco horas é diferente do percurso de 100 Hertz. A unidade apenas fornece energia. A oscilação de longo período surge por si só.
Para ver o que acontece quando o pedido falha, os pesquisadores removeram os discos. Eles reduziram a densidade. Eles forçaram um derretimento.
Não apenas desapareceu. Não decaiu gradualmente no caos.
O processo de fusão do cristal do espaço-tempo se desenrolou em três fases distintas.
- O tempo sincronizado falha localmente. Partes do cristal perdem o ritmo. O resto continua dançando.
- O ritmo quebra completamente. A ordem temporal desapareceu. No entanto, o cristal ainda mantém a sua forma espacial. Espaço e tempo estão se desconectando.
- A estrutura entra em colapso. A estrutura física se desfaz. Torna-se como um fluido desordenado.
Dois processos físicos diferentes conduzem isso.
A perda da ordem temporal vem do enfraquecimento das interações entre partículas. O colapso do próprio cristal ocorre porque os defeitos se espalham pela rede.
Por que isso importa?
Porque as regras que regem a ordem no tempo diferem daquelas que regem a ordem no espaço.
“Nossos resultados experimentais revelam um cenário intrincado de derretimento em três estágios”, escreveram os pesquisadores. Eles notaram que as simetrias espaciais e temporais se fundem em valores críticos distintos. Através de diferentes mecanismos. Eles agem de forma independente.
Isso não significa que todos os cristais do espaço-tempo se comportam dessa maneira. Os sistemas quânticos podem ser diferentes.
Mas a experiência prova que o espaço e o tempo podem desligar-se durante uma transição de fase.
Ele abre novos caminhos para o estudo da quebra complexa de simetria em sistemas clássicos. Fases exóticas e fora de equilíbrio não são mais apenas teoria. Eles podem ser vistos. Mesmo que apenas por algumas horas, numa mesa vibratória na China.
