Fysiker vid New York University har utvecklat en ny typ av tidskristall genom att använda ljudvågor för att sväva pyttesmå styrolitkulor, vilket resulterar i icke-reciproka interaktioner som trotsar Newtons tredje rörelselag. Det kompakta, synliga systemet oscillerar i en stadig rytm och har beskrivits i Physical Review Letters. Forskare ser potentiella tillämpningar inom kvantdatorer och ökad förståelse för biologiska rytmer.
Tidskristaller, som först teoretiserades och bekräftades för ungefär ett decennium sedan, består av partiklar som uppvisar periodisk rörelse utan tillförsel av extern energi. Den senaste versionen, skapad av ett team vid New York Universitys Center for Soft Matter Research, använder en akustisk levitator för att hålla små styrolitkulor svävande i luften med hjälp av stående ljudvågor. Dessa kulor interagerar via spridda ljudvågor, vilket producerar ojämna krafter: större kulor påverkar mindre kulor kraftigare än vice versa, vilket bryter mot principen om lika och motsatt reaktion i Newtons tredje lag. Detta leder till spontana svängningar som bildar tidskristallens rytmiska mönster. Uppställningen är enkel—en handhållen enhet ungefär en fot hög—vilket gör den observerbar utan specialutrustning. Huvudförfattaren Mia C. Morrell, doktorand, förklarade: 'Ljudvågor utövar krafter på partiklar—precis som vågor på ytan av en damm kan utöva krafter på ett flytande löv. Vi kan få objekt att sväva mot gravitationen genom att placera dem i ett ljudfält som kallas för en stående våg.' Hon liknade interaktionerna vid 'två färjor av olika storlek som närmar sig en brygga', där storleksskillnader orsakar asymmetriska vågeffekter. Seniorförfattaren David G. Grier, professor i fysik, konstaterade: 'Tidskristaller är fascinerande, inte bara på grund av möjligheterna, utan också för att de verkar så exotiska och komplicerade. Vårt system är anmärkningsvärt eftersom det är otroligt enkelt.' Medarbetaren Leela Elliott, en student på grundnivå, bidrog till arbetet som publicerats i Physical Review Letters (2026; 136(5), DOI: 10.1103/zjzk-t81n). National Science Foundation stödde forskningen via anslagen DMR-21043837 och DMR-2428983. Utöver teknik som kvantdatorer speglar den icke-reciproka dynamiken processer inom dygnsrytmer och ämnesomsättning.
