Des chercheurs de l'Institut de physique des lasers de l'Université de Hambourg ont réussi pour la première fois à réaliser un cristal temporel qui brise spontanément la symétrie de translation continue du temps. Ils rapportent leur observation dans une étude publiée en ligne par la revue Science le jeudi 9 juin 2022.

L'idée d'un cristal temporel remonte au lauréat du prix Nobel Franck Wilczek, qui a été le premier à proposer le phénomène. Semblable à l'eau se transformant spontanément en glace autour du point de congélation, brisant ainsi la symétrie de translation du système, la symétrie de translation temporelle dans un système dynamique à plusieurs corps se brise spontanément lorsqu'un cristal temporel se forme.

Ces dernières années, les chercheurs ont déjà observé des cristaux de temps discrets ou Floquet dans des systèmes quantiques fermés et ouverts à commande périodique. "Dans toutes les expériences précédentes, cependant, la symétrie de traduction en temps continu est brisée par un entraînement périodique", explique le Dr Hans Keßler du groupe du professeur Andreas Hemmerich au Cluster of Excellence CUI:Advanced Imaging of Matter. "Le défi pour nous était de réaliser un système qui brise spontanément la symétrie de translation du temps continu."

Utilisation d'un condensat de Bose-Einstein à l'intérieur d'une cavité optique haute finesse

Dans leur expérience, les scientifiques ont utilisé un condensat de Bose-Einstein à l'intérieur d'une cavité optique à haute finesse. À l'aide d'une pompe indépendante du temps, ils ont observé une phase de cycle limite caractérisée par des oscillations périodiques émergentes du nombre de photons intracavité accompagnées du cycle de densité atomique à travers des motifs récurrents.

Ils ont trouvé que la phase temporelle des oscillations prend des valeurs aléatoires entre 0 et 2π, comme prévu pour une symétrie continue spontanément brisée. En identifiant la zone de stabilité dans l'espace des paramètres pertinents et en montrant la persistance des oscillations du cycle limite même en présence de fortes perturbations temporelles, les chercheurs ont démontré la robustesse de la phase dynamique. + Explorer plus loin

La première réalisation expérimentale d'un cristal temporel dissipatif