Uno de los objetos más simples y comunes en física es un medio de cristal, una colección de átomos dispuestos en forma ordenada, repitiendo una estructura tridimensional.
La sal, los copos de nieve, y el cuarzo en los relojes son todos cristales.
A principios de este año, el premio Nobel y físico del MIT Frank Wilczek y su colega Al Shapere, propusieron cristalizar también la cuarta dimensión, y ahora proponen construír uno en la dimensión temporal, una idea muy estraña pero que en física tiene sentido.
Una de las propiedades básicas de los cristales espaciales es que se forman cuando un sistema cae a su estado de energía más bajo posible, es decir que no son el resultado de añadir energía a un sistema sinó de quitársela por completo.
Otra propiedad básica es que cuando estos objetos alcanzan su configuración de energía más baja se produce una ruptura de simetría: en lugar de ser iguales en todas direcciones, como las leyes de la física indican, estos objetos son los mismos sólo en unas pocas direcciones.
Esta ruptura de simetría y la estructura periódica que produce define a los cristales.
Wilczek y Shapere sostienen que no hay razón por la que no pudieran existir estructuras periódicas similares en el tiempo, y que encontrarlas daría a los físicos una nueva forma de estudiar los procesos de ruptura de simetría y las leyes de la física subyacentes a la misma.
Sin embargo, no pudieron encontrar la forma de crear un cristal temporal, hasta que el profesor Tongcang Li de la Universidad de California en Berkeley y sus colegas de equipo averiguaron cómo hacerlo, manipulando una nube de iones de berilio dentro de un campo electromagnético circular y llevándolo a su estado de energía más bajo para que muestre una estructura periódica tano en el espacio como en el tiempo ( un cristal espacio-temporal ).
Los iones tienen la misma carga y por lo tanto se repelen entre sí ordenándose naturalmente en equilibrio y formando espontáneamente un círculo.
Si la teoría de Wilczek y Shapere es correcta, este anillo de iones debería rotar, incluso cuando se enfría casi hasta el cero absoluto y como la rotación es periódica tanto en el espacio como en el tiempo, se convertiría en un cristal espacio-temporal.
La idea de un anillo en rotación permanente podría tener incómodas similitudes con un dispositivo de movimiento perpetuo, pero un cristal espacio-temporal no viola ninguna ley de la física.
Esto se debe a que existe en un estado de energía más bajo y, por tanto, no puede realizar ningún trabajo , ni puede extraerse energía del sistema incluso aunque se mueva.
Una razón por la que los cristales espacio-temporales son interesantes es que su periodicidad en el tiempo hace de ellos unos relojes naturales, y podrían crearse utilizando trampas de iones de última generación.
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