Hace unos años se confirmó la existencia de los “cristales de tiempo”, un nuevo estado de la materia profundamente fascinante. Ahora, por primera vez, los científicos han sido testigos de la interacción de dos cristales de tiempo.
El descubrimiento podría ser aplicado en áreas como el procesamiento de información cuántica porque los cristales de tiempo permanecen intactos (o coherentes) en diversas condiciones.
«Controlar la interacción de dos cristales de tiempo es un logro importante”, explicó el Dr. Dr. Samuli Autti de la Universidad de Lancaster, autor principal del estudio. “Antes de esto, nadie había observado dos cristales de tiempo en el mismo sistema, y mucho menos los había visto interactuar».
Los resultados de la investigación, realizada por un equipo internacional de investigadores de varias universidades, fueron publicados en Nature Materials.
Cristales de tiempo
Los cristales corresponden a un estado ordenado de la materia, donde la disposición de los átomos se repite con un patrón. Los cristales de tiempo, por otro lado, son un estado de la materia cuyos patrones se repiten en el tiempo en lugar de en el espacio.
Estos últimos fueron teorizados por primera vez en 2012. El responsable fue el premio Nobel Frank Wilczek. Posteriormente, en 2016, estos cristales fueron identificados experimentalmente. Este nuevo estado de la materia exhibe la extraña propiedad de estar en movimiento constante y repetitivo en el tiempo.
Teóricamente, los cristales de tiempo se encuentran en su estado de energía más bajo posible, conocido como estado fundamental. Esto hace que sean estables y coherentes durante largos periodos de tiempo. Esto podría aprovecharse en diferentes aplicaciones, pero solo si se pudiera conservar su coherencia en una interacción controlada.
Interacción de cristales de tiempo
Con esto en mente, el equipo de investigación usó helio-3, un isótopo raro de helio al que le falta un neutrón, con el objetivo de observar una interacción entre estos cristales
En específico, Autti y sus colegas enfriaron el helio-3 hasta una diezmilésima por encima del cero absoluto (0.0001K). Con esto hicieron que el helio-3 se convierta en un superfluido de fase B, un fluido de viscosidad cero con baja presión.
En este medio, el equipo creó dos cristales de tiempo como condensados de Bose-Einstein de cuasipartículas magnon espacialmente distintos. Los magnones no son partículas reales, sino que consisten en una excitación colectiva de giro de los electrones, como una onda que se propaga a través de una red de espines.
Posteriormente, los físicos permitieron que estos dos cristales entren en contacto, intercambiando magnones y cambiando la oscilación a la fase opuesta, todo esto sin sacrificar la coherencia. A este fenómeno se le conoce como efecto Josephson.
Aunque la interacción lograda no parece impresionante a simple vista, abre la puerta para intentar crear y controlar interacciones mucho más sofisticadas.
«Nuestros resultados demuestran que los cristales de tiempo obedecen a la dinámica general de la mecánica cuántica y ofrecen una base para investigar más a fondo las propiedades fundamentales de estaos estados, abriendo vías para posibles aplicaciones en campos en desarrollo, como el procesamiento de información cuántica», escribieron los investigadores en su artículo.