Ang time crystal ay isang phase ng matter—tulad ng solid, liquid, o gas—ngunit mayroon itong kapansin-pansing pagkakaiba. Sa halip na nakatigil lang, gumagalaw ito sa isang ritmong natatantya. Kung paano natutukoy ang isang solid sa pamamagitan ng pagkakaayos ng mga atom nito sa space, ang time crystal naman ay natutukoy sa pamamagitan ng paulit-ulit na pattern sa galaw nito sa paglipas ng panahon.

Bago pa lang ang konsepto ng time crystals bilang isang phase ng matter, at marami pa ang kailangang maunawaan—partikular na kung paano nabubuo ang mga ito at kung ang kanilang pagkabuo ay sumusunod sa mga simple at unibersal na tuntunin na katulad ng mga naobserbahan sa ibang mga sistema.

Ipinakita nina Roy Jara Jr. at Dr. Jayson Cosme ng National Institute of Physics ng University of the Philippines – Diliman College of Science (UPD-CS NIP) na ang universality—isang konsepto kung saan ang mga sistemang lubos na magkakaiba ay maaaring magtaglay ng iisang batayang prinsipyo ng pisika kapag lumilitaw ang kolektibong kilos—ay naaangkop din sa mga time crystal.

“Ipinakita namin na sumusunod sa isang universal rule na katulad ng sa iba pang mas simpleng sistema ang pagbuo ng isang time crystal, tulad ng isang network ng mga magkakaugnay na pendulum,” pahayag ni Dr. Cosme. “Kabilang sa universal rule na ito ang bilis ng pagbuo ng mga time crystal at ang bilang ng mga depekto o kakulangang maaaring lumitaw.”

Ang mga time crystal na pinag-aralan sa kanilang pananaliksik ay nabubuo mula sa interaksyon ng mga particle na bumubuo rito (kung saan ang bawat particle ay nakikipag-ugnayan sa marami pang iba) habang ang bahagi ng sistemang ito ay may interaksyon din sa kapaligiran nito—isang prosesong tinatawag na dissipation. Maihahalintulad ito sa mga molecule ng hangin na lumalabas mula sa isang lobo.

Ipinamalas ng mga physicist ang universality sa mga time crystal gamit ang Kibble-Zurek mechanism—isang teoretikal na framework na matagumpay na nagamit upang matukoy kung ilang depekto ang mabubuo sa isang sistemang dumaranas ng phase transition. “Sa kontekstong ito, ang mga depekto ay mga ‘kakulangan,’ at ayon sa Kibble-Zurek mechanism, habang mas mapapabilis ang pagbabago sa isang sistema—sa pamamagitan ng pagbabago sa isang parameter tulad ng temperatura—ay mas dumarami rin ang malilikhang depekto,” pahayag ni Dr. Cosme.

Isang mainam na pagkakahalintulad ang pagpapanday. Kapag ang mainit na bakal ay mabilis na pinalamig sa tubig, ang mga panloob na stress at mga di pantay-pantay na crystal structure ay maaaring maipit sa materyal. Ito ang mga ‘depekto’ na nagpaparupok sa metal. Maingat na kinokontrol ng mga panday ang proseso ng paglamig—kadalasang inuulit ang mga siklo ng pag-init at pagbabad sa tubig—upang mabawasan ang mga naturang depekto at mapabuti ang tibay ng metal.

Sa kanilang pag-aaral, ipinakita ng mga physicist na ang dalawang magkaibang modelo—ang klasikal (isang network ng mga magkakabit na pendulum) at ang quantum (isang network ng mga quantum spin na may interaksyon sa liwanag)—ay kapwa nagpapakita ng parehong katangian kapag nabubuo ang mga time crystal. Parehong sumusunod sa iisang batas ang pagkaantala sa pagbuo ng mga time crystal at ang bilang ng mga depektong nalilikha, at nakadepende ang mga ito sa parehong paraan at sa bilis ng pagpapatakbo sa sistema tungo sa pagbuo ng time crystal.

May mahalagang implikasyon ang kanilang mga resulta sa kung paano maaaring ihanda ang mga time crystal sa mga teknolohiya sa hinaharap. Malaki ang interes sa paggamit ng mga time crystal para sa quantum information at sensing; gayunpaman, nangangailangan ang mga aplikasyong ito ng maaasahan at kontroladong paggawa sa mismong time crystal.

“Sa tantya namin ay hindi maaaring ihanda ang mga time crystal nang basta-basta at mabilis dahil sa angking pagkaantala ng kanilang pagbuo, lalo na’t malapit sa punto ng kanilang pagbuo. Bukod dito, kung nilalayong palakihin ito sa isang network ng mga time crystal, dapat gawin ang matinding pag-iingat sa bilis ng paglikha. Dahil ang mga sistemang ito ay napapailalim sa mekanismo ng Kibble-Zurek, ipinakita namin na ang masyadong mabilis na pagtulak sa punto ng kanilang pagbuo ay di maiiwasang humantong sa pagbuo ng mga hindi kanais-nais na depekto, na maaaring mag kompromiso sa katatagan at kapakinabangan ng buong network,” sabi ni Dr. Cosme.

Ang pag-aaral, pinamagatang “Universality of dissipative discrete time crystal formation,” ay nailathala sa Physical Review B, isang sikat na journal ukol sa mga makabuluhang pagsusulong sa condensed matter and materials physics.

References:

Jara, R. D., & Cosme, J. G. (2026). Universality of dissipative discrete time crystal formation. Physical Review B. https://doi.org/10.1103/jjqm-f8hm