Por muy ecléctico que suene el nombre, los cristales de tiempo espacio son una realidad en la estructura cósmica. Se trata de sistemas cuánticos de partículas en la naturaleza cuya existencia es la manifestación de la ruptura espontánea de la simetría temporalmente y por lo tanto, serían resistentes a la entropía.
Qué son los cristales de tiempo
Un cristal entendido como un elemento de la física de materiales, es por definición, un material cuyos componentes están dispuestos en una red estructural altamente ordenada en un espacio dado. De hecho, se les considera como las sustancias más organizadas de la naturaleza. Los cristales de tiempo, por lo tanto, serían una estructura análoga salvo que sus componentes se organizan periódicamente en el tiempo espacio.
La teoría de los cristales de tiempo fue propuesta por primera vez por el físico teórico Frank Wilczek en 2012. Wilczek usó el término de ‘cristales de tiempo’ para describir un nuevo estado de la materia que desafía las leyes de la física cuántica. En aquel entonces sus colegas físicos pensaron que el término sería demasiado poético y que no era posible crear materiales con tales características, pero diversas investigaciones han demostrado que sí es posible llevar a la materia a sus límites para crear cristales de tiempo.
Interacciones inesperadas
Anteriormente ya se habían creado cristales de tiempo e incluso, se habían podido llevar al punto de interacción entre ambos. Pero los físicos quieren empujar la ciencia mucho más allá y ahora han logrado crear una tira de permaloy, que es una aleación de hierro y níquel, para darle vida a un cristal de tiempo y la interacción ha quedado grabada en video.
La tira de aleación de hierro y níquel de una micra de tamaño, fue colocada en una pequeña antena mediante la cual se enviaron corrientes de radiofrecuencia. Luego los físicos obtuvieron imágenes directamente de microscopía de rayos X y de transmisión de barrido, para captar en video el comportamiento del cristal de tiempo.
El experimento realizado a temperatura ambiente, produjo estados de excitación específicos con los electrones del material. Los electrones se comportaron como una fuente de interacción magnónica con el cristal de tiempo, que puede apreciarse en el video como una dispersión con un patrón de celosía. Este comportamiento a su vez, generó ondas espín ultracortas (SW) de longitudes de onda de hasta 100 nanómetros, que no pueden describirse mediante las relaciones de dispersión clásicas para excitación de SW lineal.
Los magnones son un tipo de cuasipartícula que se asocia al espín de los electrones a nivel cuántico. “Tomamos el patrón recurrente de magnones en el espacio y el tiempo, enviamos más magnones y finalmente se dispersaron. Por lo tanto, pudimos demostrar que el cristal del tiempo puede interactuar con otras cuasipartículas. Nadie ha podido demostrar esto todavía directamente en un experimento, y mucho menos en un video”, dijo Nick Träger del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes.
Los físicos creen que los cristales de tiempo a temperatura ambiente, serán sumamente útiles para investigar la física de ondas no lineales, ya que pueden generase y manipularse fácilmente para controlar sus estructuras. Un hecho que cambiaría la manera en que se almacenan y transmiten datos de información e imagen.
Referencias: Träger, N. et al. Real-Space Observation of Magnon Interaction with Driven Space-Time Crystals. Physical Letters, DOI.
