Crean el primer sistema de dos cuerpos de «cristales de tiempo» en un experimento que parece torcer las leyes de la física

Rozando el cero absoluto, los investigadores consiguen interacción entre dos «cristales de tiempo». (Crédito de la imagen: Universidad Aalto/Mikko Raskinen).

Se pensaba que los «cristales de tiempo» eran imposibles porque están hechos de átomos en movimiento sin fin, pero resulta que se pueden crear y pueden tener aplicaciones útiles. Un equipo de científicos liderado por la universidad de Lancaster, ha creado el primer sistema interactivo entre «cristales de tiempo» en un experimento que puede revolucionar nuestro entendimiento de la física.

Los cristales normales, como la sal o el hielo, son cuerpos cuyos átomos forman patrones regulares y cíclicos, creando estructuras ordenadas que se repiten a sí mismas en el espacio. Cuando hablamos de cristales de tiempo, nos referimos a un principio similar, pero en lugar del espacio, aplicado al tiempo.

Esto es algo un tanto difícil de digerir, puesto que implicaría lo que en física se conoce como «movimiento perpetuo», es decir, estructuras hechas de átomos en movimiento sin fin, lo cual viola varias leyes -incluyendo la ley de conservación de la energía-, por esta razón se veía como imposible durante mucho tiempo. Sin embargo, al igual que los contratos o la hipoteca de tu casa, el universo tiene letras pequeñas y complicadas de entender, los científicos Haruki Watanabe y Masaki Oshikawa se dieron cuenta de ello.

Resulta que estos problemas solo aplicarían en condiciones de equilibrio, por lo que, si nos movemos a un estado fuera del equilibrio, se puede conseguir. Esta misma idea la aplicaron un grupo de científicos de la universidad de Maryland y Cambridge en 2017, generando por un mínimo instante, un cristal de tiempo con iones de iterbio. Usando las llamadas transiciones de fase dinámica (DPT) que abundan en las fluctuaciones de los sistemas que no están en equilibrio.

Esa fue la punta del iceberg que permitió el reciente y extraordinario experimento en el cual se da la interacción entre dos de estos inusuales fenómenos.

Así lo explica en un comunicado de prensa el Dr. Samuli Autti, miembro del EPSRC y autor principal del Departamento de Física de la Universidad de Lancaster: «Todo el mundo sabe que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles. Sin embargo, en la física cuántica el movimiento perpetuo está bien siempre y cuando mantengamos los ojos cerrados. Escabulléndonos por esta grieta podemos hacer cristales de tiempo».

Resulta que poner dos de ellos juntos funciona muy bien, incluso si los cristales de tiempo no deberían existir en primer lugar. Y ya sabemos que también existen a temperatura ambiente.

El grupo de científicos conformado por investigadores de la Universidad de Lancaster, Royal Holloway, el Instituto Landau y la Universidad Aalto, generaron cristales de tiempo utilizando helio-3, el cual es un isótopo raro de helio cuyo núcleo tiene dos protones y un neutrón, a diferencia del helio «normal» que tiene dos protones y dos neutrones.

Básicamente enfriaron el helio-3 superfluido a una diezmilésima de grado del cero absoluto (0,0001 K o -273,15 °C). Creando así dos cristales de tiempo dentro del superfluido y posteriormente los hicieron interactuar entre sí al ponerlos en contacto, confirmando el comportamiento descrito por la física cuántica.

Estos nuevos descubrimientos podrían aplicarse en varios campos de la ciencia que permitirían un gran avance en tecnología actual, como la creación de dispositivos cuánticos que funcionen a una temperatura ambiente. Sin duda alguna es un área con mucho por explorar aún.

El descubrimiento aparece en Nature Communications.

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