CIENCIA

Han logrado crear cristales de tiempo

Más cerca del universo de Dr. Who o algún personaje de Marvel, los cristales de tiempo pueden parecer un talismán creado por la ciencia ficción. Pero ya no.
Los cristales convencionales como el diamante, el cuarzo o el hielo están formados por moléculas que se organizan espontáneamente en patrones tridimensionales ordenados. Un ejemplo es un cristal de salen donde los átomos de sodio y cloro están espaciados a intervalos regulares, formando una red hexagonal. En los cristales de tiempo, sin embargo, los átomos están dispuestos en patrones regulares no sólo en el espacio, sino también en el tiempo. Si un cristal de hielo se comportara como uno de tiempo, todas las moléculas de agua vibrarían a una frecuencia idéntica. Lo que es más sorprendente (y más interesante para la ciencia) es que las moléculas harían esto sin ningún aporte energético externo. Por ello se habla de ellas como máquinas de movimiento perpetuo. Sus aplicaciones, por ahora, eran muy amplias en diferentes campos, pero la primera opción era como sistemas de seguridad para ordenadores cuánticos.

Quien primero mencionó su posible existencia en un estudio fue el físico Frank Wilczek en del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en un estudio publicado en 2012. A este premio Nobel se le ocurrió la idea pensando en las similitudes entre espacio y tiempo. En el lenguaje de la física, se dice que los cristales «rompen la simetría de traslación en el espacio» porque los átomos se configuran en patrones rígidos en lugar de extenderse uniformemente, como ocurre con los líquidos o los gases. Fue entonces cuando Wilczeck se preguntó si no debería haber también cristales que rompan la simetría de traslación en el tiempo?

En 2016, Shivaji Sondhi, publicó un artículo en Physics Review Letters, en el que se exponía la base teórica de cómo los cristales de tiempo, hasta ese momento considerados una especulación, podían existir. Y ahora, este experto, junto a otros de la Universidad de Harvard y la Universidad de Maryland, han conseguido crearlos, según un estudio publicado en Nature.
«Nuestro trabajo – explica Sondhi en un comunicado – descubrió la física esencial de cómo funcionan los cristales de tiempo. Lo que es más, este descubrimiento se basa en un conjunto de descubrimientos vinculados a cómo entendemos sistemas complejos, lo cual es centralmente importante para la forma en que los físicos explican la naturaleza del mundo cotidiano. En este caso, los átomos se mueven en el tiempo, pero en lugar de moverse en forma fluida o continua, se mueven de forma periódica”.
La idea para crearlos surgió cuando Sondhi pasó u año en el Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos. Allí pensó quesi bien un sistema en equilibrio no puede ser un cristal de tiempo, sí se podría crear un sistema de no equilibrio empujando, o «conduciendo», los átomos de un cristal por medio de un láser. “Sería como apretar una esponja periódicamente – explica Sondhi – siempre con la misma fuerza y así conseguir que esta recupere su forma, siempre en el mismo momento”.

Los dos equipos que crearon cristales de tiempo, consiguieron este objetivo por diferentes caminos. Mientras el grupo de Harvard y Princeton, creó una red artificial en un diamante sintético, los expertos de la Universidad de Maryland utilizaron una cadena de partículas cargadas llamadas iones de iterbio.
De acuerdo con Sondhi, los resultados abordan algunas de las preguntas fundamentales sobre la naturaleza de la materia. «Se pensaba que si un sistema no se estabiliza y llega a un equilibrio, realmente no se puede decir que está en una fase. El problema es cuándo se puede dar una definición de una fase de la materia, si esta no está en equilibrio”.