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Nadie ha visto jamás un cristal de espacio-tiempo, y mucho menos lo ha formado; pero los físicos piensan ahora que saben cómo hacerlo

La noción de cristales de tiempo es una idea propuesta por el ganador del Nobel, el físico Frank Wilczek, y su colega Al Shapere.

Los dos estudiaron las propiedades fundamentales de los cristales espaciales comunes, y se preguntaron por qué no podrían existir también objetos similares en la dimensión del tiempo.

Una de las propiedades básicas de los cristales espaciales es que se forman cuando un sistema cae a su estado de energía más bajo posible. No son resultado de agregar energía a un sistema, sino de quitarla de allí.

Otra propiedad básica es que cuando estos objetos alcanzan su configuración de energía más baja, su simetría se rompe. En lugar de ser la misma en todas las direcciones, como en las leyes de la física, estos objetos pasan a tenerla en solo algunas direcciones. Es la ruptura de la simetría y la estructura periódica lo que define a los cristales.

Hace un tiempo, Wilczek y Shapere argumentaron de manera creíble que no hay ninguna razón para que no puedan existir estructuras periódicas similares en el tiempo. Y se dijeron que encontrándolas les darían a los físicos una nueva forma de estudiar el proceso de ruptura de la simetría y de las leyes de la física que intervienen.

Sólo había un problema, sin embargo: que ellos no habían trabajado en cómo construir un cristal de tiempo.

Esto ha cambiado con el trabajo de Tongcang Li de la Universidad de California en Berkeley, y algunos compañeros, quienes dicen que han trabajado en la forma de hacerlo. Ellos dicen que saben cómo crear un objeto en su estado de menor energía que muestre una estructura periódica tanto en el espacio como en el tiempo: un cristal de espacio-tiempo.

La idea es bien simple. El cristal de espacio-tiempo de este equipo de físicos se compone de una nube de iones de berilio atrapados en un campo electromagnético circular. Es natural que los iones se repelan entre sí, y por esto formen espontáneamente un círculo. Este es un tipo de cristal espacial iónico con el que los físicos han “jugado” durante años.

Sin embargo, si Wilczek y Shapere tienen razón, este anillo de iones debe rotar, incluso cuando se lo haya enfriado hasta casi el cero absoluto. Este anillo giratorio es periódico tanto en el espacio como en el tiempo, y se convierte entonces en un cristal de espacio-tiempo.

La idea de un anillo en rotación permanente podría verse como un incómodo paralelo con un dispositivo de movimiento perpetuo. Sin embargo, el cristal de espacio-tiempo no viola las leyes de la física. Esto es porque existe en un estado de mínima energía y por tanto no puede hacer un trabajo: no se puede extraer la energía de este sistema pese a estar en movimiento.

Esto es más que una mera curiosidad. Una de las razones por la cuales interesan los cristales de espacio-tiempo es porque su periodicidad en el tiempo los convierte en relojes naturales. Así que debe haber mucha gente con algo más que un interés pasajero en construir uno.

Y eso debería llegar pronto. Sería posible construir el cristal de espacio-tiempo de Tongcang y compañía con el actual estado tecnológico de la técnica de trampas de iones. Ellos no quieren que nadie les robe la idea, así que es muy probable que Tongcang y compañía estén construyendo uno ahora mismo. Quizás ya tengan un cristal de espacio-tiempo en su laboratorio.

Si este es el caso, seguramente estaremos leyendo más detalles sobre el primer cristal de espacio-tiempo en los próximos días o semanas.

Artículos relacionados: Cristales cuánticos de tiempo. Cristales clásicos de tiempo.

Fuente: Technology Review, Universidad de Cornell. Aportado por Eduardo J. Carletti

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