手のひらサイズの浮遊する時空結晶が誕生
手のひらサイズの浮遊する時空結晶が誕生 / Credit:Scientists Discover “Levitating” Time Crystals that You Can Hold in Your Hand
physics

手のひらサイズの浮遊する時空結晶が誕生

2026.02.16 23:00:21 Monday

アメリカのニューヨーク大学(NYU)で行われた研究によって、スピーカーと発泡スチロールのビーズを2つを使用して、普通の力学で現れる時間結晶(古典的時間結晶)を手に持てるサイズで作ることに成功しました。

この揺れは外から一定のリズムで揺らしているわけではなく、ビーズと音の波がつくる環境から自然に生まれるリズムです。

しかもそのカギは、学校で習う「作用と反作用は等しい」というニュートンの第3法則が、ビーズ2個だけを見ると成り立っていないように見える、という少し意地悪な状況でした。

この実験は、「時間結晶」という難しそうな概念を、量子コンピュータのような装置や極低温装置も使わず、理科室にありそうな材料で実現してみせた点で、とてもおもしろい一歩になっています。

研究内容の詳細は2026年2月6日に『Physical Review Letters』にて発表されました。

Scientists Discover “Levitating” Time Crystals that You Can Hold in Your Hand https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2026/february/scientists-discover--levitating--time-crystals-that-you-can-hold.html
Nonreciprocal Wave-Mediated Interactions Power a Classical Time Crystal https://doi.org/10.1103/zjzk-t81n

量子の世界から日常サイズへ

量子の世界から日常サイズへ
量子の世界から日常サイズへ / Credit:Nonreciprocal Wave-Mediated Interactions Power a Classical Time Crystal

私たちの身の回りには、いろいろな「リズム」があります。

目覚まし時計のチクタク、心臓のドクドク、駅に向かう足音のテンポ。

多くの場合、そのリズムには「元になる何か」がいます。

バネとおもり、電池と歯車、脳の信号など、外からリズムを作ったり整えたりする仕組みが必要です。

しかし一部の物質は外からの強制的な合図がなくても、自分で勝手にリズムを刻み続ける「物質の状態」を持っておりこれが時間軸に対して同じ構造を持つという意味で「時間結晶」と呼ばれるようになりました。

時間結晶は、理論的には10年ほど前に提案され、その後、量子系などで少しずつ実験的に確かめられてきました。

ただし、その多くは複雑な装置や多数の粒子を必要とし、私たちが「手で持って眺める」ようなものではありません。

そこで最近注目されているのが、「古典時間結晶(日常サイズの世界で起こる時間結晶)」というアイデアです。

目に見えるサイズの粒子を時間結晶のように周期的に動かす試みだと言えるでしょう。

このタイプの時間結晶を動かす仕組みとして考えられていたのが「波」です。

実は、波や光のように、途中でエネルギーや運動量を運び去ってしまう仲介役がいると、何もエンジンを持たない粒たちが、一定のリズムを刻み始める状態になり得ると考えられているからです。

しかし、それを実験的にきれいに示した例は多くなく、とくに「ごく少ない粒数で、しかも連続時間結晶の条件を満たす状態」を作るのは難題でした。

そこで今回研究者たちは、ビーズと音波という意外な方法で、目に見える時間結晶の構築に挑みました。

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