Una imagen que representa simulaciones numéricas de la dinámica del tiempo de una dimensión, impulsado periódicamente, sistema clásico de muchos cuerpos, acoplado a un baño de temperatura finita. El espacio corre horizontalmente mientras el tiempo corre verticalmente. La imagen muestra una configuración inicialmente uniforme (es decir, la configuración superior, que es uniformemente blanco) que eventualmente da lugar a una dinámica cristalina en el tiempo duplicada por el período. Crédito:Zaletel, Yao, et al.
Nuestra corriente, La comprensión bien establecida de las fases de la materia se relaciona principalmente con los sistemas que están en o cerca del equilibrio térmico. Sin embargo, hay un rico mundo de sistemas que no están en un estado de equilibrio, que podría albergar nuevas y fascinantes fases de la materia.
Recientemente, Los estudios que se centran en sistemas fuera del equilibrio térmico han llevado al descubrimiento de nuevas fases en sistemas cuánticos impulsados periódicamente. la más conocida de las cuales es la fase de cristal de tiempo discreto (DTC). Esta fase única se caracteriza por oscilaciones subarmónicas colectivas que surgen de la interacción entre las interacciones de muchos cuerpos y la conducción sin equilibrio. lo que conduce a una pérdida de ergodicidad.
Curiosamente, También se sabe que las oscilaciones subarmónicas son una característica de los sistemas dinámicos, como modelos depredador-presa y resonancias paramétricas. Por tanto, algunos investigadores han estado explorando la posibilidad de que estos sistemas clásicos puedan presentar características similares a las observadas en la fase DTC.
Investigadores de la Universidad de California han realizado recientemente un estudio investigando esta posibilidad, centrándose en la dinámica hamiltoniana impulsada periódicamente acoplada a un baño de temperatura finita, que puede proporcionar fricción y ruido. Su papel publicado recientemente en Física de la naturaleza , muestra que el ruido y las interacciones que surgen en este sistema pueden impulsar una transición de fase dinámica de primer orden, de una fase invariante de traducción en el tiempo discreta a una fase de cristal de tiempo discreto clásica "activada" (CDTC).
"Nuestro objetivo era explorar si un sistema puramente clásico de muchos cuerpos acoplado a un ruidoso, El entorno de temperatura finita podría mostrar el mismo tipo de orden rígido cristalino en el tiempo que se sabe que surge en los sistemas cuánticos, "Michael Zaletel, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org.
Los experimentos más recientes que investigan los cristales de tiempo se han centrado en sistemas cuánticos, como iones atómicos atrapados y espines en estado sólido. Sin embargo, inspirado en experimentos sobre ondas de densidad de carga impulsadas que se remontan a la década de 1980, Zaletel y sus colegas decidieron volver a la cuestión de si el orden cristalino del tiempo podría surgir en sistemas clásicos sin equilibrio.
En sus experimentos numéricos, los investigadores encontraron que cuando se acopla a un baño de temperatura finita, un sistema clásico 1-D impulsado periódicamente puede exhibir una transición de fase entre un CDTC activado y una fase ininterrumpida de simetría. En la fase CDTC, la simetría de traducción del tiempo se divide en escalas de tiempo exponencialmente largas. Además, los investigadores observaron la presencia de correlaciones de ley de potencia a lo largo de una línea crítica de primer orden.
"Para un sistema clásico genérico en una dimensión, encontramos que el orden cristalino del tiempo sobrevive durante un tiempo exponencialmente largo, pero en última instancia, una escala de tiempo finita, "Norman Yao, otro investigador involucrado en el estudio, dijo Phys.org. "Una pregunta abierta intrigante es si se puede emplear un conjunto más complejo de interacciones entre las partículas clásicas para extender el comportamiento cristalino en el tiempo a tiempos infinitos. Aunque no estamos seguros de esto, conjeturamos, sobre la base de un hermoso resultado logrado por Peter Gács en el contexto de autómatas celulares probabilísticos, que los cristales de tiempo clásico infinitamente longevos pueden existir en cualquier dimensión ".
El reciente estudio realizado por Zaletel, Yao y sus colegas es uno de los primeros en explorar la transición de fase DTC en un sistema clásico de muchos cuerpos sin equilibrio. En el futuro, los investigadores planean llevar a cabo más estudios destinados a probar rigurosamente su conjetura de que existen los cristales de tiempo clásicos.
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