Un cristal temporel ressemble à une horloge éternelle : ses atomes effectuent d'eux-mêmes des mouvements rythmiques. Dans une horloge ordinaire, le balancier est poussé par un ressort ou une pile, mais ici le mouvement naît sans apport d'énergie – le système revient simplement à son état initial à intervalles réguliers. Cette idée a été proposée par Frank Wilczek en 2012. Si dans un cristal spatial les atomes sont figés dans un réseau régulier, ici ce n'est pas la position mais le caractère du mouvement qui se répète dans le temps.
Dans l'expérience, les scientifiques ont placé un nuage d'atomes refroidis à une température extrêmement basse entre deux miroirs. Dans ces conditions, les atomes fusionnent en un objet quantique unique, semblable à une particule géante. La lumière piégée dans le piège à miroirs interagissait avec ce nuage, et celui-ci se mettait spontanément à « tictaquer » – tantôt se contractant, tantôt se dilatant. Les chercheurs captaient les particules de lumière s'échappant du piège et, en utilisant la photométrie et la spectroscopie, déterminaient le rythme des oscillations. Chaque type de cristal temporel avait sa propre signature lumineuse caractéristique – comme différentes horloges qui battent le temps à leur manière. Bien que cela ressemble à un mouvement perpétuel, le cristal ne viole pas les lois de la physique : il ne produit pas d'énergie, il existe simplement dans un état pulsatoire immuable.
Les théoriciens ont décrit les cristaux temporels en 2012, mais la communauté scientifique a d'abord rejeté l'idée – on pensait que cela contredisait les lois de la thermodynamique.
L'idée de structures vivant dans des cycles temporels fait écho à l'intrigue du film « Un jour sans fin » – sauf qu'ici ce n'est pas un jour qui se répète, mais un état quantique.