Una extraña forma de materia que late para siempre sin necesidad de batería se ha conectado a un dispositivo real por primera vez. Científicos en Finlandia tomaron un cristal de tiempo, un sistema cuántico que repite su movimiento sin fin como un reloj que nunca se desgasta, y lo vincularon a un pequeño oscilador mecánico. Demostraron que podían controlar el comportamiento del cristal, un paso que mueve este material extraño de la teoría pura hacia herramientas prácticas.
Cómo atrapar un cristal que nunca deja de moverse
Los cristales de tiempo fueron propuestos por primera vez en 2012 por el premio Nobel Frank Wilczek. Imaginó que ciertos sistemas cuánticos podrían organizarse en patrones repetitivos no en el espacio, como los átomos de un diamante, sino en el tiempo. Estos sistemas seguirían oscilando en su estado de energía más bajo, sin energía externa que los alimente. Los científicos confirmaron que los cristales de tiempo existían en 2016. Pero nadie había conectado uno a nada más. El problema era que cualquier interferencia externa, como medirlo, rompería el movimiento perpetuo.
Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la Universidad Aalto resolvieron eso. Liderados por el investigador de la Academia Jere Mäkinen, el equipo construyó un cristal de tiempo dentro de un superfluido de Helio-3 enfriado a casi cero absoluto. Usaron ondas de radio para inyectar magnones, cuasipartículas que actúan como partículas individuales, en el superfluido. Cuando apagaron las ondas de radio, los magnones se organizaron en un cristal de tiempo. Siguió latiendo hasta 108 ciclos, varios minutos, antes de desvanecerse por debajo de niveles medibles.
Un oscilador mecánico se convierte en el compañero del cristal
A medida que el cristal de tiempo se debilitaba gradualmente, interactuaba con un oscilador mecánico cercano. La naturaleza de esa interacción dependía de la frecuencia y amplitud del oscilador. El equipo de Mäkinen mostró que los cambios en la frecuencia del cristal de tiempo coincidían con fenómenos optomecánicos conocidos, la misma física utilizada para detectar ondas gravitacionales en el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser en Estados Unidos. Esto significaba que el cristal de tiempo podía sintonizarse. Ajustando el oscilador, los investigadores podían alterar las propiedades del cristal.
El equipo publicó sus hallazgos en Nature Communications. Creen que la configuración podría optimizarse reduciendo la pérdida de energía y aumentando la frecuencia del oscilador, empujando el sistema hacia el límite cuántico. Para los investigadores locales en Finlandia, este trabajo importa porque convierte una curiosidad teórica en algo que los ingenieros pueden comenzar a imaginar usar. El cristal de tiempo ya no es solo una rareza de laboratorio. Es un componente que puede vincularse, controlarse y potencialmente aplicarse.
