Científicos desarrollan el primer cristal del tiempo

Científicos de la Universidad de Maryland han logrado crear un tipo de cristal cuya red atómica se organiza en el tiempo de la misma forma que los sólidos pueden cristalizarse en el espacio. Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista Nature.

En 2012, el Premio Nobal Frank Wilczek ya había sugerido la existencia hipotética de los cristales de tiempo o cristales temporales. Son formaciones cristalinas que tienen una posición fija en el tiempo, más que en el espacio.

Las leyes físicas son simétricas, lo que significa que se aplican de la misma forma en todos los puntos del espacio y del tiempo. Pero en realidad hay diversos fenómenos que violan estas simetrías, como los diamantes, la supraconductividad y los minerales de cristal.

Wilczek se preguntaba si esta violación de la simetría espacial sería posible también en el tiempo y eso es lo que han logrado ahora científicos de la Universidad de Maryland, tal como se explica en un comunicado.

El cristal temporal emite pulsaciones sin necesidad de energía, de la misma forma que un reloj hipotético marcara la hora indefinidamente, sin necesidad de darle cuerda o de cambiarle la pila.

Eso no significa que los cristales temporales sean máquinas de movimiento perpetuo, ni que representen un sistema de viaje a través del tiempo, aclaran los investigadores, pero su descubrimiento abre la vía a la creación de una nueva clase de materiales con propiedades diferentes a las de cualquier sólido, líquido o gas conocido hasta el momento.

El autor principal Jiehang Zhang explica que el cristal del tiempo perturba la regularidad del tiempo de la misma manera que la congelación cambia la estructura del agua.

En este sentido, asegura que esta nueva materia, creada gracias al uso de una cadena especial de iones atómicos, reacciona dos veces más despacio a los impulsos perturbadores que la velocidad que tienen estos mismos impulsos.

Materia rígida

Asimismo, señala que los cristales temporales de pueden clasificar como materia rígida. Lo comprobaron al intentar fundirlo artificialmente: lo que descubrieron es que en ese proceso de calentamiento, el cristal temporal conservó su rigidez y, aunque finalmente se disolvió de la misma forma que un trozo de hielo, su estructura permaneció estable, proporcionando la evidencia de que habían creado un cristal de tiempo.

Esta rigidez hace que los cristales de tiempo sean un componente potencial para complejos sistemas cuánticos, pero estas aplicaciones todavía están muy lejos, sobre todo porque el cristal de tiempo que Zhang y sus colaboradores produjeron duró menos de un milisegundo.

No obstante, sus creadores ya están planeando cómo explotar los rasgos de estos extraños sistemas en computadoras cuánticas y sensores magnéticos suprasensibles.

"Este extraño estado de la materia resulta de una compleja interacción entre muchos controles cuánticos a nivel atómico individual", dicen los investigadores.

"Pero los cristales de tiempo también pueden surgir en ciertos dispositivos de estado sólido, por lo que una comprensión general de este fenómeno podría ayudar a que en el futuro puedan ser aplicados en  dispositivos cuánticos".

En la misma edición Nature, otro grupo de investigadores de la Universidad de Harvard informó de la creación de un cristal de tiempo utilizando un sistema diferente.

Referencia

Observation of a discrete time crystal. Nature 543, 217–220 (09 March 2017) doi:10.1038/nature21413.

Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system. Nature 543, 221–225 (08 March 2017) doi:10.1038/nature21426.