Científicos españoles lograron demostrar la existencia de “cristales de tiempo”, un nuevo estado de la materia

Científicos españoles lograron recrear con éxito un nuevo estado de la materia denominada “cristales del tiempo”, gracias a simulaciones que corrieron en el súper ordenador PROTEUS.

Los cristales del tiempo son un estado de la materia cuya existencia fue sugerida por primera vez por el físico Frank Wilczek, del Massachusetts Institute of Technology (MIT), en Estados Unidos, que ganó el Nobel de física en 2012. Adquiere este nombre porque la materia emula una estructura cristalina en la cuarta dimensión, el tiempo, en lugar de hacerlo solo en el espacio, y se produce a partir de fluctuaciones extremas en sistemas físicos de muchas partículas.

Los responsables de este avance son físicos de la Universidad de Granada (UGR) y la Universidad de Tübingen (UT, Alemania) y explicaron que estos cristales temporales se caracterizan por realizar un movimiento periódico en el tiempo, es decir, que sus átomos repiten un patrón a través de la cuarta dimensión.

El trabajo fue publicado recientemente en la revista Physical Review Letters, de la American Physica Isociety, una de las publicaciones más prestigiosas en el campo y en él se demuestra que ciertas transiciones de fase dinámicas que aparecen en las fluctuaciones raras de muchos sistemas físicos rompen espontáneamente la simetría de traslación en el tiempo.

“La relatividad de Einstein nos enseñó que el tiempo es de alguna manera flexible, y que está inextricablemente unido al espacio en un todo que conocemos como espacio tiempo. Esta unificación Einsteniana es, sin embargo parcial, ya que el tiempo sigue siendo especial en muchos sentidos- indica el investigador de la UGR Pablo I. Hurtado-. Los ejemplos abundan: podemos movernos adelante y atrás entre dos puntos cualesquiera en el espacio, pero sin embargo no podemos visitar el pasado; el tiempo tiene una flecha (que apunta hacia donde aumenta la entropía) mientras que el espacio no tiene tal flecha, etc. Es más, las simetrías del tiempo también exhiben peculiaridades interesantes”.

Explorar estos caminos fue la tarea del equipo de investigadores integrado por Rubén Hurtado Gutiérrez, Carlos Pérez Espigares y Pablo Hurtado, del departamento de Electromagnetismo y Física de la Materia de la UGR, en colaboración con el profesor Federico Carollo, de la UT.

Lo hicieron utilizando la supercomputadora PROTEUS, que pertenece al Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional de la UGR, uno de los ordenadores de cálculo científico más potentes de toda España.

Su hallazgo no solo demuestra el noveno estado de la materia plateado por el Nobel Wilczek, sino que supone una ruta inexplorada hasta ahora para construir cristales del tiempo, la cual se basa en la observación reciente de ruptura espontánea de la simetría de traslación temporal en las fluctuaciones de sistemas de muchas partículas.

Estos resultados son importantes porque inauguran un camino inexplorado para entender mejor cómo funciona el tiempo y sus simetrías, una cuestión que ocupa a los científicos desde hace miles de años.

A nivel práctico, la exitosa simulación enseña cómo se podría crear en un laboratorio estos cristales del tiempo.

“Esto es especialmente relevante en campos como la metrología, para el diseño de relojes más precisos, o en computación cuántica, donde los cristales de tiempo pueden utilizarse para simular estados fundamentales o diseñar ordenadores cuánticos más robustos frente a la decoherencia, con las posibilidades tecnológicas que esto conlleva”, dicen los investigadores.

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