All tenemos en la menta lo que es un cristal. En el colegio aprendimos que, desde los granos de azúcar hasta los diamantes, estos materiales comparten une disposición homogénea y ordenada de sus átomos, dando formado un patrón que repite a lo largo del espacio, dando lugar a sus bellas y regulares formas. Durante una clase en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) donde el profesor, Nobel de Física Frank Wilczek se le ocurrió una idea: ¿y si existiesen unos ‘cristales de tiempo’ cuya estructura en vez de repetirse en el espacio, se repitiera en el tiempo?
Esta ‘exótica’ hipótesis plantada en 2012 generó un fuerte debate en la comunidad científica durante años. De ser posible, este tipo de cristales debe ser capaz de conservar su estabilidad pero, a la vez, también de cambiar su estructura cristalina de forma periódica; Se decide, que si los observasemos en distintos instantes, deberíamos percibir que su estructura (en el espacio) no es siempre la misma, estando en un estado de movimiento perpetuo, incluso en estado de mínima energía o estado fundamental.
Todo ello atentando directamente contra las leyes de la termodinámica. Y estos cristales no serían ni sólidos, ni líquidos, ni gases. Ni siquiera plasma -gas ionizado-. Seria otro estado de la materia diferente.
Tras encarnizados debates en los que tachó a Wilczek casi de loco, en 2016 un equipo por fin consiguió demostrar que, teóricamente, era posible crear cristales de tiempo, proeza que se consiguió tan solo un año después. Desde entonces, este ámbito de la física se ha convertido en un campo muy prometedor que podría revolucionar desde la tecnología cuántica a las telecomunicaciones, pasando por la minería o la comprensión misma del universo.
Sin embargo, hay un problema: estos cristales solo aparecen en unas condiciones muy particulares. En términos concretos, los científicos utilizaron los condensados de cuasipartículas de magnón de Bose-Einstein, un estado de la materia que se creó cuando las partículas, llamadas bosones, se enfrían hasta casi el cero absoluto (-273,15 grados Celsius o -460 grados Fahrenheit). Esto requiere de equipos muy sofisticados y que, por supuesto, no pueden salir de los laboratorios y las cámaras de vacío, ya que la interacción con el ambiente exterior hace imposible su creación.
Hasta ahora. Un equipo de la Universidad de California Riverside ha conseguido crear cristales de tiempo ópticos que pueden generarse a temperatura ambiente, tal y como explican en un estudio en la revista ‘Nature Communications’. Para ello, se tomó un diminuto micro-resonador -un disco hecho de vidrio de fluoruro de magnesio de solo un milímetro de diámetro que entraba en resonancia al recibir ondas de determinadas frecuencias-. Luego, bombardearon este micro-resonador óptico con los rayos de dos láseres.
Los picos subarmónicos
Los picos subarmónicos (solitones), o tonos de frecuencia entre los dos rayos láser, que indican la ruptura de la simetría del tiempo y que, por tanto, habían creado cristales de tiempo. El sistema crea una trampa de celosía giratoria para solitones ópticos en la que después se muestra su perioricidad o estructura en el tiempo.
Para mantener la integridad del sistema a temperatura ambiente, el equipo utilizará el bloque autoinyector, técnica que garantiza que el láser salino mantenga una determinada frecuencia óptica. Esto significa que el sistema se puede usar para sacarse del laboratorio y usar para aplicaciones de campo, en concreto para medir el tiempo, integrarse en computadoras cuánticas o estudiar el estado en sí.
“Cuando su sistema experimental tiene un intercambio de energía con su entorno, la disipación y el ruido trabajan de la mano para destructir el orden temporal”, explicó en un comunicado Hossein Taheri, profesor de ingeniería eléctrica e informática en Marlan y Rosemary Bourns de la UC Riverside y autor principal del estudio. “En nuestra plataforma fotónica, el sistema logra un equilibrio entre ganancia y pérdida para crear y preservar cristales de tiempo”.
