Des physiciens de l’Institut Max Planck pour la physique des systèmes complexes, dirigés par Zuo Wang et Marios H. Michael, proposent un état de la matière inédit, le « liquide temporel » : un état où ce n’est pas un ordre répété dans l’espace qui fond, mais un ordre répété dans le temps, rapporte Everyeye.
L’ordre se répète dans le temps plutôt que dans l’espace
Leur point de départ est le cristal temporel, un système capable d’adopter un comportement périodique stable. Dans les cristaux temporels discrets, le rythme est imposé par une source externe, par exemple un laser, mais le système répond à une fréquence différente : il peut effectuer un cycle tous les deux impulsions reçues. Cette périodicité résiste aux petites perturbations.
Le « métronome » externe devient irrégulier
Les chercheurs se sont demandé ce qui se passerait si ce « métronome » externe devenait irrégulier. Ils ont construit un modèle théorique composé d’une grille bidimensionnelle de spins, de minuscules flèches magnétiques, couplée à une cavité électromagnétique soumise à des fluctuations thermiques aléatoires. Malgré le bruit, les spins parvenaient, dans certaines conditions, à osciller à la moitié de la fréquence naturelle de la cavité.
Des « solitons temporels » brouillent l’ordre
Le comportement n’était toutefois pas celui d’un cristal temporel parfait. Le système passait par moments d’une version à l’autre d’un même rythme, deux versions équivalentes, engendrant des défauts appelés « solitons temporels ». Ceux-ci interrompaient la cohérence à longue portée tout en préservant un ordre temporel local. C’est précisément cette combinaison que les auteurs définissent comme un liquide temporel discret.
La chaleur favorise l’organisation
À basse température, les fluctuations étaient trop faibles pour engendrer le rythme ; à température intermédiaire, l’ordre émergeait ; à haute température, le bruit le détruisait. Une certaine quantité de chaleur semblait ainsi favoriser l’organisation temporelle.
Le modèle suggère en outre que ces défauts pourraient restaurer, en moyenne, la symétrie de translation temporelle tout en conservant l’ordre local. Cela ouvre la possibilité théorique qu’un liquide temporel existe même à l’équilibre thermique, là où les cristaux temporels classiques ne devraient pas se former.
L’étude reste sur le papier
Pour l’heure, tout reste sur le papier : l’étude est une prépublication déposée sur arXiv, non encore soumise à la relecture par les pairs. Aucun liquide temporel n’a été observé expérimentalement, selon Everyeye.
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