Два порядка в одном кристалле экспресс

Оригинал: "Coexistence of long- and quasi-long range spatial order in 1D quantum quasicrystals"
arXiv:2607.17334 · 2026-07-19 · CC BY 4.0 · 1 мин
В особых кристаллах без повторяющегося рисунка одна часть структуры застывает, а другая продолжает легкую рябь.

Мозаика из квадратов и треугольников покрывает пол без щелей, но не складывается в простой повторяющийся рисунок. Такой узор — это квазикристалл, твердое тело, где атомы расставлены не периодически, а по рисунку из нескольких волн разной длины. Волны эти несоизмеримы друг с другом, и вместе они создают дальний порядок.

В обычных кристаллах любое смещение атомов рождает звуковые волны — фононы. Квазикристаллы устроены сложнее: из-за конкуренции двух волновых векторов в них возникают сразу два типа колебаний. Фононы сдвигают всю решетку целиком, а фазоны заставляют волны скользить друг относительно друга. Авторы статьи обнаружили, что в одномерном квазикристалле можно подавить колебания только одного вектора — он словно замерзает, — а второй продолжает свободно колебаться. В итоге по одной оси возникает настоящий дальний порядок, а по другой — лишь квазидальний, похожий на тот, что бывает в двумерных кристаллах при конечной температуре.

Это напоминает оркестр, где дирижер заставил замолчать группу скрипок, но оставил играть виолончели. Мелодия сохраняется, но звучит иначе.

Увидеть такое поведение предлагают с помощью ультрахолодных атомов в оптических резонаторах. Атомы охлаждают почти до абсолютного нуля и помещают между зеркалами, где свет создает для них периодический потенциал. Подбирая параметры лазеров, можно получить конкурирующие волны и наблюдать, как одна из них теряет подвижность. Этот механизм — исключительная особенность именно квазикристаллов, в обычной кристаллической физике аналогов ему нет.

В обычных кристаллах при понижении температуры тепловые колебания затухают одновременно для всех атомов. В квазикристалле же одна мода может замереть, а другая — сохранить квантовые флуктуации даже вблизи абсолютного нуля.

В романе «Анафем» Нила Стивенсона упоминаются «апериодические кристаллы» — структуры, хранящие информацию в непериодическом порядке. Описанный здесь эффект напоминает избирательное «замораживание» отдельных информационных слоев.

Учёные
Max PlanckAlbert EinsteinWilliam Lawrence BraggKlaus von KlitzingLev LandauJohn Bardeen
Понятия
квазикристалл теорема Голдстоуна квантовый порядок и беспорядок квантовый временной порядок вакансия энион квазизвезда моды Майораны гауссовы состояния монокристалл квазинормальные моды квазипериодическая осцилляция дырка гравитационная декогеренция неабелевы анионы фононный кристалл топологическая сверхпроводимость шум кубита в алмазе стохастическая самоорганизация квазичастица