I fisici di Yale hanno scoperto tracce di un cristallo temporale, una forma di materia che "ticchetta" quando esposta a un impulso elettromagnetico, nell'ultimo posto che si aspettavano:un cristallo che potresti trovare in un giocattolo per bambini.

La scoperta significa che ora ci sono nuovi enigmi da risolvere, in termini di come si formano i cristalli temporali in primo luogo.

I cristalli ordinari come il sale o il quarzo sono esempi di tridimensionalità, cristalli spaziali ordinati. I loro atomi sono disposti in un sistema ripetitivo, qualcosa che gli scienziati sanno da un secolo.

Cristalli del tempo, identificato per la prima volta nel 2016, sono diversi. I loro atomi ruotano periodicamente, prima in una direzione e poi nell'altra, poiché una forza pulsante viene utilizzata per capovolgerli. Questo è il "ticchettio". Inoltre, il ticchettio in un cristallo temporale è bloccato ad una particolare frequenza, anche quando i cambi di polso sono imperfetti.

Gli scienziati affermano che la comprensione dei cristalli temporali può portare a miglioramenti negli orologi atomici, giroscopi, e magnetometri, così come l'aiuto nella costruzione di potenziali tecnologie quantistiche. Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha recentemente annunciato un programma per finanziare ulteriori ricerche sui sistemi a cristalli temporali.

Le nuove scoperte di Yale sono descritte in un paio di studi, uno in Lettere di revisione fisica e l'altro in Revisione fisica B . Gli studi rappresentano il secondo esperimento noto osservando una firma rivelatrice per un cristallo a tempo discreto (DTC) in un solido. Esperimenti precedenti hanno portato a una raffica di attenzione da parte dei media nell'ultimo anno.

"Abbiamo deciso di provare a cercare noi stessi la firma DTC, ", ha detto il professore di fisica di Yale Sean Barrett, ricercatore principale per i due nuovi studi. "Il mio studente Jared Rovny aveva coltivato cristalli di fosfato monoammonico (MAP) per un esperimento completamente diverso, quindi ci è capitato di averne uno nel nostro laboratorio."

I cristalli di MAP sono considerati così facili da coltivare che a volte sono inclusi in kit per la coltivazione di cristalli destinati ai giovani. Sarebbe insolito trovare una firma del cristallo temporale all'interno di un cristallo MAP, Barret ha spiegato, perché si pensava che i cristalli del tempo si formassero in cristalli con un "disordine" più interno.

I ricercatori hanno utilizzato la risonanza magnetica nucleare (NMR) per cercare una firma DTC e l'hanno trovata rapidamente. "Le nostre misurazioni dei cristalli sembravano piuttosto sorprendenti fin dall'inizio, " ha detto Barrett. "Il nostro lavoro suggerisce che la firma di un DTC potrebbe essere trovata, in linea di principio, cercando in un kit per la coltivazione dei cristalli per bambini."

È successa un'altra cosa inaspettata, anche. "Ci siamo resi conto che la semplice ricerca della firma DTC non dimostrava necessariamente che il sistema avesse una memoria quantistica di come è nata, ", ha detto lo studente laureato di Yale Robert Blum, coautore degli studi. "Questo ci ha spronato a provare un'eco di cristallo temporale, ' che ha rivelato la coerenza nascosta, o ordine quantistico, all'interno del sistema, " ha aggiunto Rovny, anche uno studente laureato a Yale e autore principale degli studi.

Barrett ha notato che i risultati della sua squadra, combinato con esperimenti precedenti, "presenta un puzzle" per i teorici che cercano di capire come si formano i cristalli del tempo.

"È troppo presto per dire quale sarà la risoluzione per l'attuale teoria dei cristalli a tempo discreto, ma la gente lavorerà su questa domanda almeno per i prossimi anni, " ha detto Barretta.