Los científicos han logrado un gran avance en la física cuántica al crear cristales de tiempo que duran millones de veces más que antes. El descubrimiento valida la predicción teórica de 2012 del ganador del Premio Nobel Frank Wilczek sobre los cristales del tiempo, demostrando la existencia de un comportamiento periódico en sistemas sin influencias externas periódicas.
Los investigadores han conseguido prolongar la vida de un cristal del tiempo, confirmando un concepto teórico propuesto por Frank Wilczek. Esto marca un importante paso adelante para la física cuántica.
Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Dortmund logró crear un cristal de tiempo extremadamente duradero que dura millones de veces más de lo que habían demostrado experimentos anteriores. A través de esta investigación, confirmaron un fenómeno sumamente interesante propuesto por el premio Nobel Frank Wilczek hace aproximadamente una década y que ha aparecido en películas de ciencia ficción. Los hallazgos se han publicado ahora en la revista Nature Physics.
Los cristales espaciales son disposiciones periódicas de átomos en escalas de gran longitud. Esta disposición confiere a los cristales una apariencia atractiva, como piedras preciosas con facetas suaves. La física suele tratar el espacio y el tiempo al mismo nivel. Por ejemplo, en la teoría especial de la relatividad, Frank Wilczek, físico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y premio Nobel de Física, propuso en 2012 una hipótesis: además de cristales en el espacio, también debe haber cristales en el tiempo. Para hacer esto, dijo, una de sus propiedades físicas debe comenzar a cambiar espontáneamente periódicamente en el tiempo, incluso si el sistema no experimenta la correspondiente perturbación periódica.
La posible existencia de tales cristales de tiempo ha sido tema de debate en la comunidad científica durante varios años, pero pronto apareció en los cines: por ejemplo, en la película "Avengers: Endgame" (2019) de Marvel Studios, los cristales de tiempo jugaron un papel central. A partir de 2017, los científicos comenzaron a demostrar con éxito posibles cristales de tiempo en varias ocasiones.
Sin embargo, a diferencia de la idea original de Wilczek, estos sistemas se excitaban en el tiempo con una periodicidad específica, pero luego reaccionaban con un período el doble de largo. En 2022, se demostró un cristal en un condensado de Bose-Einstein. Aunque la excitación es independiente del tiempo, es decir constante, muestra periodicidad en el tiempo. Sin embargo, la vida útil de este cristal es de sólo unos pocos milisegundos.
Los físicos de la Universidad Técnica de Dortmund, dirigidos por el Dr. Alex Grelich, han diseñado un cristal especial hecho de arseniuro de galio e indio en el que los espines nucleares actúan como un depósito de cristal de tiempo. Bajo iluminación continua, el cristal forma una polarización del espín nuclear mediante la interacción con el espín del electrón. Es esta polarización del espín nuclear la que genera espontáneamente oscilaciones, equivalentes a un cristal de tiempo.
Los resultados experimentales actuales muestran que el cristal tiene una vida útil de al menos 40 minutos, 10 millones de veces más que las demostradas hasta ahora, y tiene el potencial de sobrevivir incluso más tiempo.
Al variar sistemáticamente las condiciones experimentales, el período de un cristal se puede variar en un amplio rango. Sin embargo, también es posible entrar en zonas en las que el cristal se "derrite", es decir, pierde su periodicidad. Estas regiones también son interesantes porque exhiben un comportamiento caótico que puede mantenerse durante largos períodos de tiempo. Por primera vez, los científicos han podido utilizar herramientas teóricas para analizar el comportamiento caótico de tales sistemas.
Fuente compilada: ScitechDaily