Crean y conectan cristales de tiempo

Durante mucho tiempo se creyó que los cristales de tiempo eran imposibles porque están hechos de átomos en movimiento interminable. Un descubrimiento demuestra que no solo se pueden crear cristales de tiempo, sino que tienen potencial para convertirse en dispositivos útiles, por ejemplo en el campo de la computación cuántica.

La investigación que ha conducido a tan sorprendente hallazgo la ha realizado el equipo internacional de Samuli Autti, de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido.

Los cristales de tiempo son diferentes de un cristal estándar que está compuesto por átomos dispuestos en un patrón que se repite regularmente en el espacio. En el caso de los cristales de tiempo, el patrón que se repite es un movimiento a lo largo del tiempo.

Los cristales de tiempo, teorizados por primera vez en 2012 por el Premio Nobel Frank Wilczek, presentan la extraña propiedad de estar en movimiento constante y repetitivo en el tiempo, a pesar de no existir una causa externa. Sus átomos oscilan constantemente, giran o se mueven primero en una dirección y luego en otra.

Las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles. Sin embargo, en la física cuántica el movimiento perpetuo es factible siempre que se cumplan una serie de requisitos y se eviten las interferencias. De este modo, es viable fabricar cristales de tiempo, pese a que, según las ideas que hasta ahora se consideraban válidas, tales cristales no deberían existir. Los resultados del nuevo estudio no solo demuestran que pueden existir sino que además pueden hacerlo a temperatura ambiente.

Por otra parte, en la investigación también se ha comprobado que es factible juntar dos cristales de tiempo y que ello permite obtener funciones muy interesantes. Por ejemplo, los cristales de tiempo, convenientemente combinados, podrían utilizarse para construir dispositivos cuánticos que funcionen a temperatura ambiente.

El equipo de Autti observó los cristales de tiempo utilizando helio-3, que es un raro isótopo del helio al que le falta un neutrón. El experimento se llevó a cabo en la Universidad Aalto de Finlandia.

Estos científicos enfriaron el helio-3 superfluido a una diezmilésima de grado del cero absoluto (0,0001 kelvins o -273,15 grados centígrados aproximadamente).

Luego, los investigadores crearon dos cristales de tiempo dentro del superfluido y los pusieron en contacto.

Los investigadores enfriaron helio-3 superfluido hasta 273,15 grados centígrados bajo cero, o sea hasta casi el cero absoluto, dentro de este refrigerador giratorio, donde se crearon dos cristales de tiempo que se pusieron en contacto. (Foto: © Aalto University / Mikko Raskinen)

Entonces observaron a los dos cristales de tiempo interactuando tal como describe la física cuántica.

Autti y sus colegas detallan su experimento en la revista académica Nature Communications, bajo el título “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals”. (Fuente: NCYT de Amazings)