Por primera vez en la historia, un equipo de físicos ha logrado hacer visible algo que parecía confinado al mundo de las teorías y simulaciones cuánticas. Se trata de un cristal de tiempo, un fenómeno tan extraño que desafía nuestra comprensión habitual de cómo se comporta la materia.
Este extraordinario estado de la materia, que hasta hace poco solo podía detectarse mediante instrumentos altamente especializados, ahora es observable directamente bajo el microscopio e incluso –en condiciones especiales– a simple vista.
El logro pertenece a investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder, quienes publicaron sus hallazgos en Nature Materialsel 4 de septiembre pasado.
¿Qué es exactamente un cristal temporal?
Para entenderlo, pensemos primero en los cristales que conocemos. Un diamante, por ejemplo, está formado por átomos de carbono ordenados en un patrón geométrico que se repite una y otra vez en el espacio. Esta repetición espacial es lo que le da al diamante su estructura característica.
Los cristales de tiempo funcionan de manera similar, pero con una diferencia crucial: en lugar de repetir patrones en el espacio, repiten patrones en el tiempo.
Sus partículas se mueven siguiendo un ritmo constante, oscilando de forma estable durante horas una vez activadas por luz.
Los investigadores suelen compararlo con un reloj especial que funciona sin cuerda, sin pilas y sin mecanismos externos como pilas o motores: basta con mantenerlas iluminadas con una luz constante.
Sus componentes se mueven así «eternamente», impulsados por las interacciones colectivas del propio material.
Es como si las partículas bailaran en una coreografía que se repite indefinidamente, manteniendo su ritmo sin agotarse jamás. O, para usar una analogía más contemporánea, como un GIF animado que reproduce el mismo movimiento una y otra vez, pero que nunca pierde definición ni se ralentiza.
Esta idea revolucionaria surgió en 2012 de la mente de Frank Wilczek, Premio Nobel de Física en 2004. Su propuesta en ese entonces parecía casi mágica: crear materia que se moviera en ciclos perfectos y eternos, desafiando nuestra experiencia cotidiana donde todo movimiento eventualmente se detiene por la fricción o la pérdida de energía.
Lo que Wilczek proponía era revolucionario porque implicaba romper la simetría temporal, un concepto fundamental en física donde las leyes naturales funcionan igual hacia adelante o hacia atrás en el tiempo.
Así, aunque su propuesta original se consideró inviable porque parecía violar la segunda ley de la termodinámica, en los años siguientes otros equipos lograron aproximaciones experimentales, como la creación de cristales de tiempo en ordenadores cuánticos o dentro de diamantes en 2016.
Sin embargo, esos sistemas eran invisibles al ojo humano y solo podían detectarse mediante fluctuaciones en luz láser. Hasta ahora.
Más allá de lo asombroso del fenómeno, los investigadores destacan su potencial práctico. Sugieren que podrían utilizarse como medidas antifalsificación en billetes de alta denominación: según el comunicado, «si se quiere saber si un billete de 100 dólares es auténtico, basta con iluminar la ‘marca de agua temporal’ y observar el patrón que aparece».
Además, al apilar varios cristales temporales diferentes, es posible crear patrones aún más complicados, lo que podría permitir almacenar grandes cantidades de datos digitales de manera más eficiente. También hay potencial para mejorar las telecomunicaciones y crear dispositivos ópticos avanzados.
Este avance marca así un momento importante en la física de materiales. Mientras que los cristales de tiempo anteriores habían sido creados en diamantes, ordenadores cuánticos y átomos de rubidio excitados, todos requerían equipos especializados para su detección indirecta. La capacidad de ver directamente estos fenómenos abre nuevas posibilidades para su estudio y comprensión.
«No queremos poner un límite a las aplicaciones en este momento», concluye Smalyukh. «Creo que hay oportunidades para impulsar esta tecnología en todo tipo de direcciones».
Editado por Felipe Espinosa Wang con información de la Universidad de Colorado en Boulder y Nature Materials./DW Actualidad