Cristales de tiempo: el nuevo estado de la materia que fascina a los científicos

Suena como ciencia ficción, pero los cristales de tiempo son una cosa muy real. Dos grupos de científicos han logrado observar por primera vez estos sistemas exóticos de átomos cuyas propiedades se organizan o «cristalizan» en el tiempo. Algo así como un sólido que se puede cristalizar en el tiempo y espacio.

Estos sistemas de átomos no son máquinas de movimiento perpetuo, ni armas o dispositivos para viajar en el tiempo, y además tienen propiedades distintas a cualquier sólido, líquido, plasma o gaseoso que hayamos conocido.

El físico teórico del Massachusetts Institute of Technology (MIT) y premio Nobel, Frank Wilczek, propuso en 2012 la existencia de los cristales de tiempo, cuando se preguntaba si había ciertas características que cambian el tiempo en vez del espacio, y en ciertas circunstancias se puede dar la creación de nuevas fases de la materia.

Wilczek sostiene que las leyes de la física están cargadas de simetrías, aunque algunas de estas simetrías pueden romperse o flexibilizarse. Los cristales, sólidos donde las partículas se disponen en forma de redes tridimensionales, rompen el orden de la llamada simetría traslacional espacial, ya que las moléculas prefieren un lugar específico en el espacio. Por ejemplo, si uno golpea una pared la reacción al golpe es distinta que si se golpea una superficie flexible.

¿Qué es la simetría de traslación? 

Según mathematicsdictionary.com, simetría que tiene una figura si se puede hacer que coincida exactamente en la original cuando se traslada una distancia dada en una dirección dada. La simetría de traslación sólo existe para patrones infinitos. Cuando se trabaja con un patrón finito, se entiende que la simetría de traslación sólo sería verdadera si el patrón fuera a continuar indefinidamente.

Wilczek se cuestionó entonces si las moléculas pueden romper su simetría traslacional del tiempo y cuáles serían las condiciones para que eso pase.

Dos años más tarde de su planteamiento, los físicos Shivaji Sondhi en Princeton y Chetan Nayak, de la UCLA en Santa Bárbara, demostraron que los cristales de tiempo podrían existir si cambiaran un poco las reglas físicas.

Entonces, ¿Qué son y cómo funcionan los cristales del tiempo?

Las partículas tienen propiedades mecánicas cuánticas innatas llamadas «espines», que reaccionan con magnetismo. En el caso de los cristales de tiempo, los espines tienen dos distintos valores. Todos los valores se alinean y cambian el estado momentáneo del cristal.

Un grupo de científicos de la Universidad de Maryland, EE.UU., alineó diez iones de iterbio (un elemento químico) y les dispararon pulsos de láser periódicos para cambiar el espín de los iones. Con esta energía, los valores de espín de estas partículas cambiaron por completo, y por ende algo de su estado.

En teoría, los cristales de tiempo son una nueva forma de materia.