Des physiciens de l'Université de New York ont présenté un nouveau type de cristal temporel : une forme étrange de matière dont les particules participent à des mouvements périodiques stables. Cela a été rapporté par la revue « Physical Review Letters » (PRL).
Contrairement aux concepts précédents, le nouveau système fonctionne dans le monde macroscopique, peut être observé à l'œil nu et est maintenu en suspension dans l'air par le son. Les cristaux temporels sont des systèmes spéciaux dont les particules se déplacent dans des cycles répétitifs sans influence extérieure. Ils ont été prédits théoriquement et confirmés par des expériences il y a dix ans. Malgré leurs propriétés fondamentales, ces structures sont prometteuses pour le calcul quantique et le stockage de données.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont créé un cristal temporel grâce à la lévitation acoustique. De petites sphères en polystyrène expansé sont maintenues dans l'air par une onde sonore stationnaire et interagissent entre elles via des vibrations sonores.
« Les ondes sonores peuvent agir sur les particules de la même manière que les vagues à la surface de l'eau font bouger une feuille », déclare Mia Morrell, doctorante à l'Université de New York.
Selon elle, placer les particules dans un champ d'ondes stationnaires permet de les maintenir en suspension dans l'air contre la gravité. Dans ce système, l'interaction entre les particules devient étrange : les sphères plus grandes émettent plus de son, tandis que les plus petites subissent une influence plus forte. Il en résulte une interaction asymétrique.
« Imaginez deux bateaux de tailles différentes s'approchant d'une rive : chacun génère des vagues et exerce une influence différente sur l'autre », explique Morrell.
Cette asymétrie fait apparaître le système comme s'il violait la troisième loi de Newton (l'égalité des forces d'action et de réaction). Les interactions étant déséquilibrées, elles assurent les oscillations stables spontanées des particules, c'est-à-dire la formation d'un cristal temporel.
Le chef de l'étude, le professeur de physique David Grier, a souligné la simplicité du nouveau système :
« Bien que les cristaux temporels semblent exotiques et complexes, notre système est étonnamment simple », déclare David Grier.
