La nostra corrente, una comprensione ben consolidata delle fasi della materia si riferisce principalmente a sistemi che sono all'equilibrio termico o quasi. Però, c'è un mondo ricco di sistemi che non sono in uno stato di equilibrio, che potrebbe ospitare nuove e affascinanti fasi della materia.

Recentemente, studi incentrati su sistemi al di fuori dell'equilibrio termico hanno portato alla scoperta di nuove fasi in sistemi quantistici periodicamente guidati, la più nota delle quali è la fase del cristallo a tempo discreto (DTC). Questa fase unica è caratterizzata da oscillazioni subarmoniche collettive derivanti dall'interazione tra interazioni a molti corpi e guida di non equilibrio, che porta a una perdita di ergodicità.

interessante, le oscillazioni subarmoniche sono anche note per essere una caratteristica dei sistemi dinamici, come modelli predatore-preda e risonanze parametriche. Alcuni ricercatori hanno quindi esplorato la possibilità che questi sistemi classici possano presentare caratteristiche simili a quelle osservate nella fase DTC.

I ricercatori dell'Università della California hanno recentemente condotto uno studio che indaga su questa possibilità, concentrandosi su dinamiche Hamiltoniane periodicamente guidate accoppiate a un bagno a temperatura finita, che può fornire sia attrito che rumore. La loro carta, recentemente pubblicato in Fisica della natura , mostra che il rumore e le interazioni che si verificano in questo sistema possono guidare una transizione di fase dinamica del primo ordine, da una fase invariante di traslazione temporale discreta a una fase classica di cristallo a tempo discreto (CDTC) "attivata".

"Il nostro obiettivo era quello di esplorare se un sistema a molti corpi puramente classico accoppiato a un rumoroso, un ambiente a temperatura finita potrebbe mostrare lo stesso tipo di ordine rigido tempo-cristallino che è noto per sorgere nei sistemi quantistici, "Michele Zaletel, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org.

Gli esperimenti più recenti che studiano i cristalli temporali si sono concentrati sui sistemi quantistici, come ioni atomici intrappolati e spin allo stato solido. Però, ispirato da esperimenti sulle onde di densità di carica guidate risalenti agli anni '80, Zaletel ei suoi colleghi hanno deciso di tornare alla questione se l'ordine temporale cristallino potesse sorgere nei sistemi classici di non equilibrio.

Nei loro esperimenti numerici, i ricercatori hanno scoperto che quando accoppiato a un bagno a temperatura finita, un sistema classico 1-D periodicamente guidato può mostrare una transizione di fase tra un CDTC attivato e una fase ininterrotta di simmetria. Nella fase CDTC, la simmetria di traslazione temporale è scomposta in tempi esponenzialmente lunghi. Inoltre, i ricercatori hanno osservato la presenza di correlazioni legge di potenza lungo una linea critica di primo ordine.

"Per un sistema classico generico in una dimensione, troviamo che l'ordine del tempo cristallino sopravvive per un tempo esponenzialmente lungo, ma in definitiva una scala temporale finita, "Norman Yao, un altro ricercatore coinvolto nello studio, ha detto a Phys.org. "Un'intrigante domanda aperta è se si possa impiegare un insieme più complesso di interazioni tra le particelle classiche per estendere il comportamento tempo-cristallino a tempi infiniti. Anche se non siamo positivi su questo, noi congetturiamo, basandosi su un bellissimo risultato raggiunto da Peter Gács nel contesto degli automi cellulari probabilistici, che i cristalli temporali classici infinitamente longevi possono effettivamente esistere in qualsiasi dimensione."

Il recente studio condotto da Zaletel, Yao e i loro colleghi è uno dei primi ad esplorare la transizione di fase DTC in un classico sistema a molti corpi non in equilibrio. Nel futuro, i ricercatori hanno in programma di condurre ulteriori studi volti a dimostrare rigorosamente la loro congettura sull'esistenza dei cristalli temporali classici.

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