Un cristal temporel persiste 10 millions de fois plus longtemps que le précédent record

Une équipe de chercheurs allemands a réalisé un véritable tour de force, en parvenant à créer un cristal temporel persistant 10 millions de fois plus longtemps que le précédent détenteur du record.

Cristaux étranges

Alors que les atomes composant leurs homologues ordinaires (comme le quartz ou le diamant) sont organisés sous forme de grille tridimensionnelle fixe, avec des motifs cristallins se répétant uniquement dans l’espace, l’état de ces particules oscille périodiquement dans les cristaux temporels, dont la structure se répète par conséquent à la fois dans l’espace et le temps.

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Lorsque vous frappez avec une cuillère un bol contenant de la gelée, cette dernière va s’agiter quelques instants puis s’arrêter. S’il s’agissait d’un cristal temporel, il pourrait s’agiter après un certain délai puis s’arrêter, et le processus se répéter plus ou moins indéfiniment, sans qu’un nouveau coup de cuillère ne soit nécessaire.

Si ce comportement peut rappeler celui d’une machine à mouvement perpétuel, il se trouve que les cristaux de temps n’enfreignent aucune loi de la thermodynamique, et que la quantité d’entropie dans le système reste constante.

Physicists develop highly robust time crystal @NaturePhysics https://t.co/mKhwgLW3ds

— Phys.org (@physorg_com) February 1, 2024

Théorisées en 2012 par Frank Wilczek, lauréat du prix Nobel et physicien au MIT, ces étranges structures oscillant seules selon un schéma périodique n’ont été créées pour la première fois en laboratoire qu’une décennie plus tard, mais ne persistaient pas plus de quelques millisecondes.

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Longévité record

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Physics, des chercheurs de l’université de Dortmund sont parvenus à créer un cristal temporel composé d’arséniure d’indium et de gallium présentant une longévité 10 millions de fois plus longue. Pour ce faire, l’équipe l’a exposé à un éclairage constant jusqu’à ce que son spin nucléaire se polarise.

Au bout d’un certain temps, le noyau a commencé à osciller spontanément selon un schéma prévisible, et ce phénomène a été documenté pendant une quarantaine de minutes.

Selon les auteurs de la nouvelle étude, la « durée de vie » du cristal temporel pourrait être facilement allongée en ajustant les conditions expérimentales, tandis que la possibilité de le faire fondre impliquerait l’apparition d’un comportement chaotique, susceptible d’ouvrir un nouveau champ d’étude.

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