Nossa atual, o entendimento bem estabelecido das fases da matéria se relaciona principalmente a sistemas que estão em ou perto do equilíbrio térmico. Contudo, existe um rico mundo de sistemas que não estão em estado de equilíbrio, que poderia hospedar fases novas e fascinantes da matéria.

Recentemente, estudos com foco em sistemas fora do equilíbrio térmico levaram à descoberta de novas fases em sistemas quânticos acionados periodicamente, a mais conhecida delas é a fase de cristal de tempo discreto (DTC). Esta fase única é caracterizada por oscilações sub-harmônicas coletivas decorrentes da interação entre as interações de muitos corpos e a direção desequilibrada, o que leva a uma perda de ergodicidade.

Interessantemente, oscilações sub-harmônicas também são conhecidas por serem uma característica de sistemas dinâmicos, como modelos predador-presa e ressonâncias paramétricas. Alguns pesquisadores têm explorado a possibilidade de que esses sistemas clássicos possam apresentar características semelhantes às observadas na fase DTC.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia realizaram recentemente um estudo investigando essa possibilidade, concentrando-se na dinâmica hamiltoniana conduzida periodicamente acoplada a um banho de temperatura finita, que pode fornecer atrito e ruído. Seu papel, publicado recentemente em Física da Natureza , mostra que o ruído e as interações que surgem neste sistema podem conduzir a uma transição de fase dinâmica de primeira ordem, de uma fase invariante de tradução no tempo discreta para uma fase de cristal de tempo discreto clássico (CDTC) "ativada".

"Nosso objetivo era explorar se um sistema puramente clássico de muitos corpos acoplado a um barulhento, ambiente de temperatura finita pode exibir o mesmo tipo de ordem cristalina de tempo rígida que é conhecida por surgir em sistemas quânticos, "Michael Zaletel, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org.

Os experimentos mais recentes investigando cristais de tempo focaram em sistemas quânticos, como íons atômicos presos e spins de estado sólido. Contudo, inspirado por experimentos em ondas de densidade de carga impulsionada que datam da década de 1980, Zaletel e seus colegas decidiram retornar à questão de saber se a ordem cristalina do tempo poderia surgir em sistemas clássicos de não equilíbrio.

Em seus experimentos numéricos, os pesquisadores descobriram que, quando acoplado a um banho de temperatura finita, um sistema clássico 1-D conduzido periodicamente pode exibir uma transição de fase entre um CDTC ativado e uma fase de simetria ininterrupta. Na fase CDTC, a simetria da tradução no tempo é quebrada em escalas de tempo exponencialmente longas. Além disso, os pesquisadores observaram a presença de correlações de lei de potência ao longo de uma linha crítica de primeira ordem.

"Para um sistema clássico genérico em uma dimensão, descobrimos que a ordem cristalina do tempo sobrevive por um período exponencialmente longo, mas, em última análise, escala de tempo finito, "Norman Yao, outro pesquisador envolvido no estudo, disse a Phys.org. "Uma intrigante questão em aberto é se podemos empregar um conjunto mais complexo de interações entre as partículas clássicas para estender o comportamento cristalino do tempo para infinitos tempos. Embora não estejamos certos sobre isso, nós conjeturamos, com base em um belo resultado alcançado por Peter Gács no contexto de autômatos celulares probabilísticos, que cristais do tempo clássico de vida infinita podem de fato existir em qualquer dimensão. "

O estudo recente realizado pela Zaletel, Yao e seus colegas são um dos primeiros a explorar a transição de fase DTC em um sistema clássico de muitos corpos sem equilíbrio. No futuro, os pesquisadores planejam realizar mais estudos com o objetivo de comprovar com rigor sua conjectura de que existem cristais do tempo clássico.

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