传统的晶体由极其有序、对称排列的重复原子模式组成，这些原子不会移动。然而，最近，一组物理学家提出了一种新型晶体，它的对称性来源于其组成部分的优雅运动，就像太空中一群卫星一样。
在思考基于太空的引力波探测器 eLISA 时，安大略省圆周理论物理研究所的物理学家莱瑟姆·博伊尔（Latham Boyle）提出了一个关于晶体的新理论。eLISA 任务将于 2020 年代后期发射，由三颗卫星组成。一旦进入轨道，它们将能够捕捉到比其地面等效物更难探测的波，LIGO，它于去年 9 月成功探测到引力波，并于 2016 年 2 月 11 日宣布。如果引力波通过，卫星之间的距离会发生非常轻微的变化。
博伊尔想知道如果卫星数量发生变化会发生什么。“eLISA 只有三颗卫星这一事实意味着它们总是位于一个平面上，”博伊尔解释说，而不是在三维空间中延伸。这并不会妨碍 eLISA 接收引力波的能力，但意味着它需要时间来确定波的来源和详细特征。它可以很好地了解连续、持久的信号，因为它在空间中移动并建立同一信号的多个检测结果，但它没有时间对短暂的信号做同样的事情。梦想着一个“遥不可及的”、下一代基于太空的探测器，该探测器可以立即表征这些快速信号，博伊尔想知道如果探测器有四颗卫星而不是三颗卫星会发生什么，以及最稳定的四物体轨道会是什么。“最初我们考虑的是这个引力波问题，但这导致了关于什么是对称性最高的四卫星物体的问题，”博伊尔解释说。一旦他们发现了动态轨道，他们又开始寻找方法来推广他们有趣的轨道。“我们首先尝试寻找更一般的卫星轨道，但随后我们很快开始认为这个想法似乎比仅仅关于卫星更普遍。为什么晶体中的原子或电子不能进行类似的舞蹈呢？”
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在静态排列中，四个物体最有序的排列是三角锥体。博伊尔团队最终发现的卫星的动态对称顺序也使用了这种四面体形状，但在时间和运动中增加：每个物体都围绕中心点旋转，就像卫星围绕太阳旋转一样，轨道平行于正四面体的一个面。这四颗卫星看起来在每个轨道中形成六次正方形。在这样的系统中，如果观察者可以站在每个轨道组件上，他们都会有相同的视野。“人们用舞蹈晶体所做的事情是考虑晶格中的组件具有某种动态行为，”加利福尼亚大学戴维斯分校复杂性科学中心主任吉姆·克拉奇菲尔德（Jim Crutchfield）说。“他们正在考虑完全周期性的行为。你得到的是这种非常美丽的互动。”
克拉奇菲尔德是挑战晶体现状的爱好者，而晶体的对称性并非来自其结构而是来自其运动的概念，这与他研究的更广泛的非常规晶体领域相符。这个不断增长的晶体群体的其他关键成员包括准晶体，它由诺贝尔化学奖得主丹·谢赫特曼（Dan Shechtman）于 1982 年正式发现，它表现出禁忌的对称性，并且缺乏在普通晶体中发现的重复均匀模式，以及时空晶体，其粒子周期性移动并返回到其初始状态。
与博伊尔的舞蹈晶体类似，时空晶体包括时间和运动方面。这种相似性可能表明两种类型的晶体之间存在联系。“如果这些[舞蹈晶体]存在——这是一个很大的假设——它将描述的不是规则晶体的基态对称性，而是这些时间晶体的基态对称性，”博伊尔怀疑道。
麻省理工学院的物理学教授弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek）于 2012 年首次提出时空晶体，他认为博伊尔提出的外来晶体类型之间的假设联系很强。他希望看到更多关于这些舞蹈晶体如何出现的的研究，特别是关于它们最初是如何运动的。“[作者们]正在对可能出现的数学上一致的有趣模式进行分类，而没有具体说明可能的物理实现是什么，以及是否需要驱动输入，”维尔切克说。“发现模式和对可能性进行分类的总体问题真的很有趣，而确切地需要什么才能使这样的系统成为可能的问题也令人兴奋。”
有理论化的材料在实验室中实现或在自然界中被发现的先例，因此检测或发明舞蹈晶体并非不可能。尽管这些奇怪的晶体的应用尚不清楚，但它们的潜力却在研究人员的脑海中。“我们这些在这个新晶体领域玩耍的人，都在寻找物理影响，即材料属性，”克拉奇菲尔德说。
维尔切克采取了更理论的方法。“从长远来看，可能存在实际好处，但可以肯定的是，它很有趣并且具有很好的数学，”他说。这些实际应用是什么尚不清楚，但其潜力令人兴奋。对这些晶体进行分类对于探索它们的潜力、寻找自然界中出现的例子或尝试开发实验室制造的例子是必要的。从那里，可以确定动态运动的引入如何改变热特性或电子如何在材料中移动等。
在克拉奇菲尔德看来，就目前而言，它们的应用不如首先研究外来晶体这一事实重要。“大自然正试图与我们对话，我们只是没有在听，”他说。“他们在舞蹈晶体中所拥有的，是打破这种理想化晶体结构的动态版本。”