Todos tenemos en la mente lo que es un cristal. En el colegio aprendimos que, desde los granos de azúcar hasta los diamantes, estos materiales comparten una disposición homogénea y ordenada de sus átomos, dando forma a un patrón que se repite a lo largo del espacio, dando lugar a sus bellas y regulares formas. Durante una clase en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) donde es profesor, al Nobel de Física Frank Wilczek se le ocurre una idea: ¿y si existiesen unos ‘cristales de tiempo’ cuya estructura en vez de repetirse en el espacio, se repitiera en el tiempo?
Esta ‘exótica’ hipótesis planteada en 2012 generó un fuerte debate en la comunidad científica durante años. De ser posible, este tipo de cristales deberían ser capaces de preservar su estabilidad pero, a la vez, también de cambiar su estructura cristalina de forma periódica; es decir, que si los observásemos en distintos instantes, deberíamos percibir que su estructura (en el espacio) no es siempre la misma, estando en un estado de movimiento perpetuo, incluso en estado de mínima energía o estado fundamental.
Todo ello atentando directamente contra las leyes de la termodinámica. Y estos cristales no serían ni sólidos, ni líquidos, ni gases. Ni siquiera plasma -gas ionizado-. Serían otro estado de la materia diferente.
Tras encarnizados debates en los que se tachó a Wilczek casi de loco, en 2016 un equipo por fin consiguió demostrar que, teóricamente, era posible crear cristales de tiempo, proeza que se consiguió tan solo un año después. A partir de entonces, este ámbito de la física se ha convertido en un campo muy prometedor que podría revolucionar desde la tecnología cuántica a las telecomunicaciones, pasando por la minería o la comprensión misma del universo.
Cristales de tiempo
Sin embargo, existe un problema: estos cristales solo aparecen en unas condiciones muy particulares. En concreto, los científicos suelen utilizar condensados de Bose-Einstein de cuasipartículas de magnón, un estado de la materia que se crea cuando las partículas, llamadas bosones, se enfrían hasta casi el cero absoluto (-273,15 grados Celsius o -460 grados Fahrenheit). Esto requiere de equipos muy sofisticados y que, por supuesto, no pueden salir de los laboratorios y las cámaras de vacío, ya que la interacción con el ambiente exterior hace imposible su creación.
Hasta ahora. Un equipo de la Universidad de California Riverside ha conseguido crear cristales de tiempo ópticos que se pueden generar a temperatura ambiente, tal y como explican en un estudio en la revista ‘Nature Communications‘. Para ello, tomaron un diminuto micro-resonador -un disco hecho de vidrio de fluoruro de magnesio de solo un milímetro de diámetro que entra en resonancia al recibir ondas de determinadas frecuencias-. Luego, bombardearon este micro-resonador óptico con los rayos de dos láseres.
Los picos subarmónicos
Los picos subarmónicos (solitones), o tonos de frecuencia entre los dos rayos láser, que indicaron la ruptura de la simetría del tiempo y que, por tanto, se habían creado cristales de tiempo. El sistema crea una trampa de celosía giratoria para solitones ópticos en la que después se muestra su perioricidad o estructura en el tiempo.
Para mantener la integridad del sistema a temperatura ambiente, el equipo utilizó el bloqueo de autoinyección, una técnica que garantiza que la salida del láser mantenga una determinada frecuencia óptica. Esto significa que el sistema podría sacarse del laboratorio y usarse para aplicaciones de campo, en concreto para mediciones de tiempo, integrarse en ordenadores cuánticos o estudiar el estado en sí.
«Cuando su sistema experimental tiene un intercambio de energía con su entorno, la disipación y el ruido trabajan de la mano para destruir el orden temporal», explica en un comunicado Hossein Taheri, profesor de ingeniería eléctrica e informática en Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside y autor principal del estudio. «En nuestra plataforma fotónica, el sistema logra un equilibrio entre ganancia y pérdida para crear y preservar cristales de tiempo».
Fuente: ABC
Artículo de referencia: https://www.abc.es/ciencia/abci-cristales-tiempo-pueden-salir-laboratorio-202202180131_noticia.html
