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Due anni dopo l'idea, gli scienziati cristallizzano il tempo, aprono un nuovo spazio

'Il lavoro affronta alcune delle domande più fondamentali sulla natura della materia.'

cristalli del tempo, tempo congelato, notizie scientifiche, indiano expressProf. Shivaji Sondhi

Due gruppi di ricercatori, con sede presso l'Università di Harvard e l'Università del Maryland, hanno riferito su Nature il 9 marzo di aver creato 'cristalli temporali': qualcosa che sembra uscito dalla fantascienza, con strutture in cui atomi e molecole sono disposti nello spazio e nel tempo .






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Le basi teoriche per l'esistenza dei cristalli temporali sono state stabilite nel 2015 dal prof. Shivaji Sondhi, fisico teorico a Princeton, dal suo allora studente laureato Vedika Khemani (che faceva anche parte del team di Harvard che ha pubblicato su Nature), e da Achilleas Lazarides e Roderich Moessner. dell'Istituto Max Planck di Dresda, Germania.

In un'intervista via e-mail, il professor Shivaji Sondhi ha spiegato ad Anuradha Mascarenhas l'importanza di costruire una classe di cristalli che un tempo si pensava fosse impossibile creare.



Cosa sono i cristalli del tempo? Perché è importante che siano stati creati?

I cristalli temporali sono sistemi in cui il ruolo dello spazio nei normali cristalli è sostituito dal tempo. Nei cristalli ordinari, un numero molto grande di atomi — in linea di principio un numero infinito — mostra periodicità nello spazio; nei cristalli temporali mostrano la periodicità nel tempo. La loro importanza risiede in questa sostituzione dello spazio con il tempo - che è nuova, realizzando un'idea del Nobel Frank Wilczek. Il concetto di cristalli temporali è nato con Wilczek al Massachusetts Institute of Technology nel 1975. In un normale cristallo, come il sale da cucina, gli atomi sono disposti in uno schema ripetuto. Le interazioni tra atomi vicini mantengono il cristallo rigido e gli impediscono di dissolversi nel nulla alla minima scossa. Non dovrebbero quindi esserci anche cristalli che rompono la simmetria traslazionale nel tempo? Gli atomi si muovono nel tempo, ma invece di muoversi in modo fluido o continuo, si muovono in modo periodico. Era un'idea che ha portato a dibattiti se tali cristalli potessero esistere.



cristalli del tempo, tempo congelato, notizie scientifiche, indiano expressCRISTALLI ORDINARI vs CRISTALLI DEL TEMPO: I ricercatori di Princeton hanno fornito la comprensione teorica che ha portato alla creazione dei cristalli del tempo riportati in Nature da due gruppi di ricercatori. Immagine: Emily Edwards, Università del Maryland tramite il comunicato stampa della Princeton University.

In che modo la nuova scoperta cambia il modo di pensare la materia?

Il lavoro affronta alcune delle domande più fondamentali sulla natura della materia. Normalmente si pensa alla materia in equilibrio, a come si deposita quando non viene toccata. Quelli che sono stati creati implicano un'interazione costante con il mondo esterno e tuttavia troviamo che possono mostrare comportamenti molto distintivi che sono matematicamente precisi. Questa è una novità per un sistema quantistico.



Come sono stati creati i cristalli del tempo? E dopo questa scoperta?

Il nostro lavoro ha scoperto la fisica essenziale del funzionamento dei cristalli temporali. La scoperta si basa su una serie di sviluppi che affrontano il problema di come comprendiamo i sistemi complessi dentro e fuori l'equilibrio, che è di fondamentale importanza per il modo in cui i fisici spiegano la natura del mondo quotidiano. Entrambi gli esperimenti si basano su molto lavoro nell'ultimo decennio e altro sul controllo di piccoli sistemi quantistici. Quindi, mentre lo facevano sembrare facile, c'era molto lavoro dietro. Entrambi i documenti hanno 26 autori tra di loro! Come risultato di questi studi teorici, due gruppi di sperimentatori hanno iniziato a tentare di costruire cristalli temporali in laboratorio. Il team di Harvard ha utilizzato un allestimento sperimentale che prevedeva la creazione di un reticolo artificiale in un diamante sintetico. Un approccio diverso all'Università del Maryland ha utilizzato una catena di particelle cariche chiamate ioni itterbio.



Penso che vedremo altre nuove fasi della materia prodotte da questo tipo di lavoro sperimentale. Non saranno tutti cristalli temporali, ma condivideranno la caratteristica di non esistere se la materia viene lasciata in pace. Alla fine possono anche aiutare a proteggere le informazioni in dispositivi futuristici noti come computer quantistici.

(Estratti modificati dall'intervista)



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