Создан особый вид темпорального кристалла

Исследователи из Университета Цинхуа в Китае и Венского технического университета в Австрии успешно создали особый вид темпорального кристалла. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Темпоральный или временной кристалл — это объекты, чье расположение атомов повторяется не в пространстве, а во времени. Это происходит благодаря спонтанному нарушению симметрии, в результате чего в кристалле возникает движение атомов даже в состоянии минимальной энергии.

Для создания нового типа временного кристалла ученые использовали лазерный свет, направленный в емкость, содержащую газ атомов рубидия. В ходе эксперимента измерялась сила светового сигнала, достигающего другого конца контейнера. Хотя лазер имел постоянную интенсивность, интенсивность света, достигающего конца контейнера, начала колебаться регулярным образом.

В ходе облучения лазерным светом возникали ридберговские атомы, у которых внешние электроны находились на значительно больших расстояниях от ядра — в сотни раз дальше, чем обычно. Из-за гигантской электронной оболочки силы между такими атомами становились очень большими, изменяя способ их взаимодействия с фотонами.

Когда атомы возбуждались, приобретая два разных ридберговских состояния одновременно, возникала петля обратной связи, вызывающая спонтанные колебания между состояниями и приводящая к осциллирующему поглощению света. В результате гигантские атомы приходили в регулярный ритм, который преобразовывался в ритм интенсивности света, достигающего другого конца емкости.

Создание этой системы открывает новые возможности для исследования феномена временного кристалла. Такие самоподдерживающиеся колебания могут быть использованы, например, в датчиках, и расширяют фундаментальное понимание квантовых явлений.