Observan cristales de tiempo que persisten a temperatura ambiente

Los cristales de tiempo salen del laboratorio - UC RIVERSIDE

   MADRID, 15 Feb. (EUROPA PRESS) -

   Cristales de tiempo han sido observados en un sistema que no está aislado de su entorno ambiental, lo que supone un paso más hacia su aprovechamiento en aplicaciones como el cronometraje de precisión.

   Los cristales convencionales están hechos de átomos o moléculas que se repiten en un patrón tridimensional simétrico llamado red, en el que los átomos ocupan puntos específicos en el espacio. Al formar una red periódica, los átomos de carbono en un diamante, por ejemplo, rompen la simetría del espacio en el que se encuentran. Los físicos llaman a esto "romper la simetría".

   Los científicos han descubierto recientemente que se puede presenciar un efecto similar con el tiempo. La ruptura de la simetría, como sugiere el nombre, solo puede surgir donde existe algún tipo de simetría. En el dominio del tiempo, una fuerza o fuente de energía que cambia cíclicamente produce naturalmente un patrón temporal.

   La ruptura de la simetría ocurre cuando un sistema impulsado por tal fuerza enfrenta un momento 'déjà vu', pero no con el mismo período que el de la fuerza. Los "cristales de tiempo" se han buscado en la última década como una nueva fase de la materia y, más recientemente, se han observado bajo condiciones experimentales elaboradas en sistemas aislados. Estos experimentos requieren temperaturas extremadamente bajas u otras condiciones rigurosas para minimizar las influencias externas no deseadas.

   Para que los científicos aprendan más sobre los cristales de tiempo y empleen su potencial en tecnología, deben encontrar formas de producir estados cristalinos de tiempo y mantenerlos estables fuera del laboratorio.

   Una investigación de vanguardia dirigida por la Universidad de California Riverside y publicada en Nature Communications ahora ha observado cristales de tiempo en un sistema que no está aislado de su entorno ambiental. Este importante logro acerca a los científicos un paso más hacia el desarrollo de cristales de tiempo para su uso en aplicaciones del mundo real.

   "Cuando su sistema experimental tiene un intercambio de energía con su entorno, la disipación y el ruido trabajan de la mano para destruir el orden temporal", dijo en un comunicado el autor principal Hossein Taheri, profesor asistente de investigación de ingeniería eléctrica e informática en Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside. Colegio de Ingenieria. "En nuestra plataforma fotónica, el sistema logra un equilibrio entre ganancia y pérdida para crear y preservar cristales de tiempo".

   Avanzando en la noción sopesada hace una década por el premio Nobel Frank Wilczek, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asistente de investigación Hossein Taheri demuestra nuevos cristales de tiempo que persisten indefinidamente a temperatura ambiente, a pesar del ruido y la pérdida de energía.

   El cristal de tiempo totalmente óptico se realiza utilizando un resonador de vidrio de fluoruro de magnesio en forma de disco de un milímetro de diámetro. Cuando fueron bombardeados por dos rayos láser, los investigadores observaron picos subarmónicos, o tonos de frecuencia entre los dos rayos láser, que indicaban la ruptura de la simetría temporal y la creación de cristales de tiempo.

   El equipo utilizó una técnica llamada bloqueo de autoinyección de los dos láseres en el resonador para lograr solidez frente a los efectos ambientales. Las firmas del estado de repetición temporal de este sistema se pueden medir fácilmente en el dominio de la frecuencia. La plataforma propuesta simplifica, por tanto, el estudio de esta nueva fase de la materia.

   Sin la necesidad de una temperatura baja, el sistema se puede mover fuera de un laboratorio complejo para aplicaciones de campo. Una de esas aplicaciones podría ser mediciones de tiempo de alta precisión. Debido a que la frecuencia y el tiempo son inversos matemáticos entre sí, la precisión en la medición de la frecuencia permite una medición precisa del tiempo.

   "Esperamos que este sistema fotónico se pueda utilizar en fuentes de radiofrecuencia compactas y livianas con una estabilidad superior, así como también en el cronometraje de precisión", dijo Taheri.