시간 결정은 “똑딱”하는 입자로 구성된 특이한 형태의 물질입니다. 즉, 꾸준하고 반복적인 주기로 앞뒤로 움직인다는 의미입니다. 과학자들은 처음에 그들의 존재를 예측했고 나중에 약 10년 전에 그것을 확인했습니다. 아직 실제적인 용도가 개발되지는 않았지만, 이러한 시스템은 양자 컴퓨팅 및 고급 데이터 저장과 같은 미래 기술에 유망한 것으로 간주됩니다.
시간이 지남에 따라 연구자들은 다양한 응용 분야에 유용할 수 있는 고유한 특성을 지닌 여러 종류의 시간 결정체를 확인했습니다.
새로운 소리로 공중에 떠 있는 시간의 수정
뉴욕 대학의 물리학자들은 이제 새로운 버전의 타임 크리스탈을 만들었습니다. 이 시스템에서는 작은 입자가 소리 쿠션 위에 떠다니며 음파를 교환하여 상호 작용합니다. 이러한 상호 작용 동안 입자는 모든 동작에 대해 동등하고 반대되는 반응이 있다는 뉴턴의 운동 제3법칙을 위반하는 것처럼 보이는 방식으로 동작합니다(즉, 힘은 항상 균형 잡힌 쌍으로 발생합니다). 그러나 이 실험에서는 입자가 이러한 균형을 따르지 않습니다. 대신, 그들은 비상호적인 방식으로 움직입니다. 즉, 상호 작용이 고르지 않고 미러링되지 않습니다.
결과는 다음에서 발표되었습니다. 실제 검토 편지기술과 산업에서 타임 크리스탈을 사용하는 새로운 가능성을 지적합니다. 이전의 많은 실험과 달리 이 시스템은 육안으로 볼 수 있으며 손에 잡을 수 있는 약 1피트 높이의 소형 장치에서 작동합니다.
“시간 결정체는 가능성 때문에 매력적일 뿐만 아니라 매우 이국적이고 복잡해 보이기 때문에 매혹적입니다.”라고 NYU 소프트 물질 연구 센터 소장이자 논문의 수석 저자인 물리학 교수 David Grier가 말했습니다. “우리 시스템은 믿을 수 없을 정도로 간단하기 때문에 놀랍습니다.”
생물학 및 일주기 리듬에 대한 통찰력
NYU 대학원생인 Mia Morrell과 NYU 학부생인 Leela Elliott와 함께 수행된 이 연구는 과학자들이 일주기 리듬과 같은 생물학적 타이밍 시스템을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 이러한 시간 결정과 유사하게 신체의 일부 생화학적 과정에는 신체가 음식을 분해하는 방법을 포함하여 비상호적 상호 작용이 포함됩니다.
음파가 입자를 부유하게 유지하는 방법
타임 크리스탈 자체는 포장재와 유사한 작은 스티로폼 구슬로 만들어져 음파에 의해 고정됩니다. 이 설정은 “음향 공중 부양 장치” 역할을 하여 구슬이 공중에 매달린 상태로 유지되도록 합니다.
“음파는 입자에 힘을 가합니다. 마치 연못 표면의 파도가 떠다니는 나뭇잎에 힘을 가할 수 있는 것과 같습니다.”라고 Morrell은 설명합니다. “우리는 정상파라고 불리는 음장에 물체를 담그면 물체를 중력에 맞서 공중에 띄울 수 있습니다.”
공중에 떠 있는 구슬이 상호작용할 때, 서로 음파를 산란시켜서 그렇게 합니다.
고르지 못한 힘과 깨진 대칭
큰 구슬은 작은 구슬보다 더 많은 소리를 분산시킵니다. 결과적으로, 더 큰 입자는 더 작은 입자가 더 큰 입자에 미치는 영향보다 더 작은 입자에 더 강한 영향을 미칩니다. 이로 인해 서로 영향을 미치는 방식에 불균형이 발생합니다.
Morrell은 “크기가 다른 두 척의 페리가 부두에 접근하는 것을 생각해 보십시오.”라고 말합니다. “각각은 다른 하나를 밀어내는 물결을 일으키지만 크기에 따라 정도가 다릅니다.”
이러한 상호 작용은 음파에 의해 전달되므로 뉴턴의 제3법칙에 의해 제한되지 않습니다. 이를 통해 구슬이 공중에 떠 있는 동안 스스로 진동하기 시작하여 비정상적인 힘을 반영하는 꾸준한 리듬을 생성할 수 있습니다.
이 연구는 국립과학재단(DMR-21043837, DMR-2428983)의 보조금으로 지원되었습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/03/260322020258.htm
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