Quando você resfria a água líquida, ele se cristaliza em gelo. Considere um balde cheio de água, por exemplo. Quando a água é líquida, as moléculas de água podem estar em qualquer lugar dentro do balde. Nesse sentido, cada ponto dentro do balde é equivalente. Uma vez que a água congela, Contudo, as moléculas de água ocupam posições bem definidas no espaço. Assim, nem todo ponto dentro do balde é mais equivalente. Os físicos se referem a esse fenômeno como quebra espontânea de simetria. Aqui, a simetria de translação no espaço é quebrada pela formação do cristal.

É possível que os cristais se formem no tempo em vez do espaço? Embora pareça uma noção estranha, Acontece que um cristal de tempo pode emergir quando um sistema físico de muitas partículas em interação é acionado periodicamente. A característica definidora de um cristal de tempo é que um observável macroscópico, como a corrente elétrica em um sólido, oscila em uma frequência menor do que a frequência motriz.

Até aqui, cristais de tempo foram realizados em sistemas de modelos artificiais. Mas agora, e os sistemas reais? Um pedaço de um supercondutor de alta temperatura é um sistema tão real - você pode comprá-lo online. Não é muito para olhar, com seu acastanhado, cor enferrujada. No entanto, seu fluxo de elétrons sem atrito em temperaturas de até 100 K (-173 ° C) constitui um dos fenômenos mais espetaculares da ciência dos materiais.

"Propomos transformar um supercondutor de alta temperatura em um cristal de tempo, direcionando um laser sobre ele, "explica o primeiro autor Guido Homann, do Departamento de Física da Universität Hamburg. A frequência do laser precisa ser ajustada para a ressonância de soma de duas excitações fundamentais do material. Uma dessas excitações é o evasivo modo de Higgs, que está conceitualmente relacionado ao bóson de Higgs na física de partículas. A outra excitação é o modo plasma, correspondendo a um movimento oscilatório de pares de elétrons, que são responsáveis ​​pela supercondutividade.

Coautor Dr. Jayson Cosme da Universität Hamburg, agora Universidade das Filipinas, acrescenta que "a criação de um cristal de tempo em um supercondutor de alta temperatura é um passo importante porque estabelece esta fase dinâmica genuína da matéria no domínio da física do estado sólido." O controle de sólidos pela luz não é apenas fascinante do ponto de vista científico, mas também tecnologicamente relevante, conforme enfatizado pelo líder do grupo, Prof. Dr. Ludwig Mathey. "O objetivo final de nossa pesquisa é projetar materiais quânticos sob demanda." Com sua nova proposta, este fascinante empreendimento agora avança em direção aos estados dinâmicos da matéria, em vez dos estados estáticos usuais da matéria, traçando uma estratégia para projetar cristais de tempo em vez de cristais regulares, que abre uma nova e surpreendente direção de design de materiais.