Cómo construir un cristal de espacio-tiempo

Nadie ha visto nunca un cristal de espacio-tiempo y mucho menos lo ha hecho; pero ahora los físicos piensan que saben cómo hacerlo.

Hace un par de meses, nos fijamos en la noción de cristales de tiempo, una idea propuesta por el ganador del Nóbel, el físico Frank Wilczek, y su amigo Al Shapere.

Ellos examinaron las propiedades fundamentales de los cristales ordinarios espaciales y se cuestionaron por qué objetos similares no podrían existir a la vez en una dimensión del tiempo.

Una de las propiedades básicas de los cristales espaciales es que forman un sistema que cae a su estado de energía lo más bajo posible. No son el resultado de una adición de energía a un sistema, sino de quitársela.

Otra característica básica es que cuando estos objetos llegan a su configuración de energía más baja, se rompe su simetría. En lugar de ser la misma en todas las direcciones, tal como dictan las leyes de la física, estos objetos respetan la misma simetría en tan sólo unas cuantas direcciones. Esta ruptura de la simetría y de la estructura periódica produce lo que define a los cristales.

Wilczek y Shapere argumentan de manera persuasiva que no hay ninguna razón por la que similares estructuras periódicas no puedan existir en el tiempo. Y, según dijeron, se dispusieron a dar a los físicos una nueva forma de estudiar el proceso de ruptura de la simetría y de las leyes de la física que hay detrás.

Sólo había un problema. Que no habían calculado la forma de construir un cristal de tiempo.

Con los cambios de hoy junto al trabajo de Tongcang Li de la Universidad de California, en Berkeley, y algunos compañeros, dicen haber trabajado en cómo hacerlo, que saben cómo crear un objeto en su estado de menor energía que muestre la estructura periódica, tanto espacial como temporal, un cristal de espacio-tiempo.

La idea es muy simple. El cristal de espacio-tiempo se compone de una nube de iones de berilio atrapados en un campo electromagnético circular. Los iones, de forma natural, se repelen entre sí y forman espontáneamente un círculo. Esto es un tipo de cristal espacial iónico, algo que los físicos han hecho durante años.

Sin embargo, si Wilczek y Shapere están en lo cierto, este anillo de iones debería rotar, aun cuando se haya enfriado hasta casi el cero absoluto. Un anillo giratorio así es periódico, tanto en el espacio como en el tiempo, convirtiéndose así en un cristal de espacio-tiempo.

La idea de un anillo en permanente rotación podría tener paralelismos incómodos con un dispositivo de movimiento perpetuo. Sin embargo, un cristal de espacio-tiempo no viola las leyes de la física. Porque existe en un estado de mínima energía y por tanto no puede funcionar, no se puede extraer la energía de este sistema pese a estar en movimiento.

Esto es más que una mera curiosidad. Una razón por la cual los cristales de espacio-tiempo son interesantes es que su periodicidad en el tiempo los vuelve relojes naturales. Así que debe haber mucha gente muy interesada en hacer uno.

Y eso vendrá más pronto que tarde. El cristal de espacio-tiempo de la Tongcang y compañía, hará posible hacer ahora un estado de trampas de iones de arte. Ellos no quieren que nadie les robe la idea, así que es muy probable que Tongcang y compañía estén construyendo uno ahora. Quizás tengan ya un cristal de espacio-tiempo en su laboratorio.

Si este es el caso, seguramente leeremos más detalles sobre el primer cristal de espacio-tiempo algunos de estos días o semanas que vienen.