Cristales de tiempo

Alma Dzib Goodin*

En nuestras clases de física nos dijeron que la materia es algo que tiene masa, que ocupa un espacio y que requiere energía. Además nos explicaron que los estados de la materia se distinguen por los cambios de calor, capacidad, presión o temperatura que producen cambios en la conducta de la misma.
La definición de los libros, explica que materia es cualquier tipo de entidad que es parte del universo observable, que presenta energía asociada capaz de interactuar, por lo que puede ser medible y ocupa un espacio-tiempo específico compatible con las leyes de la naturaleza.
Muchos, sin duda sufrieron intentando comprender los principios o leyes con los que se han explicado los estados y características de la materia, pero ahora, los científicos agregan aún más diversión al tema. Después de varios meses de especulaciones, se ha hecho realidad la propuesta de Frank Wilczek, quien es un físico teórico que ganó el Premio Nobel en el año de 2012. Éxplicó que era posible diseñar estructuras hipotéticas que pueden tener movimiento aún con un mínimo estado de energía, lo que se conoce como “estado fundamental”.
El estado fundamental de un sistema mecánico, se conoce también como energía de punto cero, que es la cantidad mínima de energía que un estado cuántico puede poseer. Este concepto fue propuesto por Albert Einstein y Otto Stern en 1913. Por lo que el desarrollo de los llamados “cristales de tiempo”, puede considerarse un avance en la física teórica.
Si bien, los cristales son conocidos por sus patrones estructurales repetitivos, de alguna manera parecen ser los mismos cuando se ven desde ciertas direcciones, pero no otras. La mejor explicación es mirar una montaña desde diferentes locaciones, por lo que cada persona tendrá una idea diferente del entorno. Esto implica una cualidad específica de la materia. Así se explica en un artículo publicado en el Journal of Physical Review Letters, por Norman Yao y colaboradores de la Universidad de Berkeley, California.
Aun cuando Yao y su equipo han llegado ahora con un plan detallado que describe exactamente cómo hacer y medir las propiedades de un cristal de tiempo, e incluso predecir cuáles deben ser las diversas fases que rodean los cristales de tiempo, no están solos en su intento, pues un segundo equipo que integra a investigadores de las Universidades de Maryland, Berkeley California, la Universidad de Austin en Texas y la Universidad de Harvard, liderados por Zhang, han publicado un artículo sobre el mismo tema, con lo que los cristales de tiempo, sin duda se convierten en el argumento científico del momento.
Por mucho tiempo, se ha predicho que hay muchos más tipos extraños de materia en el universo que no presentan un equilibrio, por lo que no era posible estudiarlos, incluyendo los cristales de tiempo, pero hasta ahora que se reconoce su existencia.
Esto podría ser el primer ejemplo de materia sin equilibrio, lo cual podría brindar avances en la comprensión del mundo que nos rodea, así como nuevas tecnologías como la computación cuántica.
Si usted se pregunta qué es lo novedoso, se puede decir que los cristales normales, tienen una estructura atómica que se repite en el espacio, pero están inmóviles porque están en equilibrio en su estado fundamental.
A diferencia, los cristales de tiempo tienen una estructura que se repite en el tiempo, no sólo en el espacio, por lo que sigue oscilando en su estado fundamental. La forma en que los investigadores lo explican es pensando en una gelatina, que cuando se toca, se balancea, y dicen que lo mismo sucede en los cristales de tiempo, pero la gran diferencia respecto a la gelatina, es que el movimiento se produce sin energía alguna, y está constantemente oscilando en su estado natural terrestre y eso es lo que lo convierte en una forma completamente nueva de materia, una sin equilibrio, incapaz de quedarse quieta.
Pero una cosa era predecir que estos cristales de tiempo podrían existir, pues la teoría siempre puede imaginar cosas, pero es un paso completamente enorme hacerlos reales.
El equipo de Yao empleó un proceso que consiste en mantener los iones fuera de equilibrio, para lograrlo los investigadores golpearon alternadamente el cristal con dos láseres. Un láser creó un campo magnético y el segundo láser parcialmente volteó los giros de los átomos.
Debido a que los giros de todos los átomos se enredaron, se creó un patrón estable y repetitivo de giros. Eso era bastante normal, pero para convertirse en un cristal de tiempo, el sistema tenía que romper la simetría del tiempo, siendo que los dos láseres periódicamente empujaban los átomos, lograron producir una repetición en el sistema, algo que no podía ocurrir en un sistema normal.
A diferencia el equipo de Zhang, empleó diamantes atiborrados de nitrógenos, pero lograron el mismo resultado que el equipo de Yao.
Si bien los medios harán referencia al tema, la llegada de este a los libros de texto tardará por lo menos 3 años, si acaso llega, pues pone en jaque las ideas que se tienen de la materia en el mundo de la física.

*Directora del Learning & Neuro-Development Research Center, USA. [email protected]