El cristal de mayor duración hasta la fecha se logra en un nuevo avance
Existe durante 10 millones de veces más que los cristales de tiempo conocidos anteriormente.
Lo que parece una llama es en realidad la medida del nuevo cristal del tiempo, creando una forma peculiar.
Crédito de la imagen: Alex Greilich/TU Dortmund
Los cristales son disposiciones regulares de átomos que se repiten en el espacio. Pero ¿qué pasaría si tuvieras una disposición de partículas que se repitiera en el tiempo? ¿Uniéndose espontáneamente durante un período determinado una y otra vez, aunque las propiedades puedan cambiar? En teoría, esto lo definió el premio Nobel Frank Wilczek en 2012, y en los últimos años se han descubierto en muchos entornos, incluso en un juguete para niños.
Pero su duración general es breve, durando una fracción de segundo. Ahora los físicos han podido crear un cristal del tiempo robusto que demostró sobrevivir durante al menos 40 minutos. Esto es 10 millones de veces más que los cristales de tiempos anteriores, que normalmente duran sólo unos pocos milisegundos. Y los investigadores creen que podría durar incluso más que eso.
El equipo de la Universidad TU Dortmund diseñó el cristal especial en un material llamado arseniuro de indio y galio. Este material semiconductor se manipula de forma similar a la resonancia magnética nuclear, lo que induce a que los espines de sus núcleos atómicos se polaricen. Por tanto, el material queda ligeramente magnetizado. La interacción entre el espín de los núcleos y el de los electrones en el material genera la polarización, y esas interacciones espontáneas hacen que el tiempo sea cristalino.
La periodicidad con la que aparece el cristal se puede manipular fácilmente en esta configuración, lo que podría tener aplicaciones intrigantes. Y todo el tiempo el cristal se puede "fundir", creando un sistema caótico con propiedades potencialmente fascinantes.
Los cristales del tiempo a menudo se visualizan imaginando un reloj complejo donde los números aparecen mediante extrañas piezas mecánicas que se unen una vez por minuto. Otro escenario es comparar un cristal del tiempo con las lunas de Júpiter, ya que sus períodos orbitales están en resonancia. Esto significa que por cada cuatro órbitas de Ío, Europa realiza dos y Ganímedes realiza una. Así, cada 7,15 días, el patrón se repite. Éstas son buenas analogías, pero omiten un aspecto crucial: requieren energía y la pierden.
Un cristal de tiempo verdadero no requiere energía, por lo que no se induce la periodicidad. No es como darle cuerda a un péndulo. Los cristales del tiempo simplemente se repiten.
Si esto suena a movimiento perpetuo u otra hipotética violación de la termodinámica, no se preocupe. La termodinámica es segura. Un cristal de tiempo es un caso límite donde el cambio de entropía es cero.
El estudio se publica en la revista Nature Physics.