L'immagine mostra atomi freddi (in giallo) in un risuonatore ottico che stanno per formare un cristallo temporale. Credito:Università di Amburgo
I ricercatori dell'Institute of Laser Physics dell'Universität Hamburg sono riusciti per la prima volta a realizzare un cristallo temporale che rompe spontaneamente la simmetria di traslazione continua del tempo. Riportano la loro osservazione in uno studio pubblicato online dalla rivista Scienza giovedì 9 giugno 2022.
L'idea di un cristallo del tempo risale al premio Nobel Franck Wilczek, che per primo ha proposto il fenomeno. Simile all'acqua che si trasforma spontaneamente in ghiaccio attorno al punto di congelamento, rompendo così la simmetria di traslazione del sistema, la simmetria di traslazione del tempo in un sistema dinamico a molti corpi si rompe spontaneamente quando si forma un cristallo temporale.
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno già osservato cristalli temporali discreti o di Floquet in sistemi quantistici chiusi e aperti periodicamente pilotati. "In tutti gli esperimenti precedenti, tuttavia, la simmetria di traslazione a tempo continuo è interrotta da un impulso temporale", afferma il Dr. Hans Keßler del gruppo del Prof. Andreas Hemmerich al Cluster of Excellence CUI:Advanced Imaging of Matter. "La sfida per noi è stata quella di realizzare un sistema che rompa spontaneamente la simmetria della traslazione del tempo continuo."
Utilizzo di un condensato di Bose-Einstein all'interno di una cavità ottica ad alta finezza
Nel loro esperimento, gli scienziati hanno utilizzato un condensato di Bose-Einstein all'interno di una cavità ottica ad alta finezza. Utilizzando una pompa indipendente dal tempo, hanno osservato una fase del ciclo limite caratterizzata da oscillazioni periodiche emergenti del numero di fotoni all'interno della cavità accompagnate dal ciclo della densità atomica attraverso schemi ricorrenti.
Hanno scoperto che la fase temporale delle oscillazioni assume valori casuali compresi tra 0 e 2π, come previsto per la simmetria continua interrotta spontaneamente. Identificando l'area di stabilità nello spazio parametrico rilevante e mostrando la persistenza delle oscillazioni del ciclo limite anche in presenza di forti perturbazioni temporali, i ricercatori hanno dimostrato la robustezza della fase dinamica. + Esplora ulteriormente
