Cómo construir un cristal de espacio-tiempo

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Artículo publicado el 26 de junio de 2012 en The Physics ArXiv Blog

Nadie ha visto jamás un cristal de espacio-tiempo, mucho menos se ha fabricado. Pero ahora los físicos creen saber cómo lograrlo.

Hace un par de meses echábamos un vistazo a la idea de cristales temporales, una idea propuesta por el ganador del Premio Nobel de física Frank Wilczek y su colega Al Shapere.

Estos tipos examinaron las propiedades fundamentales de los cristales espaciales comunes y se preguntaron por qué no podrían existir objetos similares en la dimensión temporal.

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.  No son el resultado de añadir energía a un sistema, sino de extraerla. Por completo.

Cristal espacio-temporal

Cristal espacio-temporal


Otra propiedad básica es que cuando estos objetos alcanzan su configuración de energía más baja se produce una ruptura de simetría. En vez de ser igual en todas direcciones, como las leyes de la física, estos objetos son los mismos sólo en unas pocas direcciones. Es esta ruptura de simetría y la estructura periódica que produce lo que define a los cristales.

Wilczek y Shapere defendían de manera convincente que no hay razón por la que no pudieran existir estructuras periódicas similares en el tiempo. Y dicen 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, hay un problema. Estos chicos no han averiguado cómo crear un cristal temporal.

Esto cambia hoy con el trabajo de Tongcang Li en la Universidad de California en Berkeley y algunos colegas que dicen haber averiguado cómo crearlo. Dicen saber cómo crear un objeto en su estado de energía más bajo que muestre una estructura periódica tanto en el espacio como en el tiempo – un cristal espacio-temporal.

Su idea es notablemente simple. Su cristal espacio-temporal consta de una nube de iones e berilio atrapados en un campo electromagnético circular.  Los iones se repelen de forma natural entre sí y así forman espontáneamente un círculo. Esto es un tipo de cristal iónico espacial, algo con lo que los físicos han estado jugando desde hace años.

Sin embargo, si Wilczek y Shapere están en lo cierto, este anillo de iones debería rotar, incluso cuando se enfría casi hasta el cero absoluto. Tal anillo en rotación es periódico tanto en el espacio como en el tiempo y, por tanto, se convierte 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 – no puede extraerse energía del sistema incluso aunque se mueva.

Esto es algo más que una mera curiosidad. Una razón por la que los cristales espacio-temporales son interesantes es que su periodicidad en el tiempo hace de ellos unos relojes naturales. Por lo que debería haber mucha gente con algo más de un interés pasajero en crear uno.

Y se hará más pronto que tarde. Debería ser posible crear los cristales espacio-temporales de Tongcang y sus colegas usando trampas de iones de última generación.  No querrán que nadie se les adelante por lo que hay muchas posibilidades de que Tongcang y sus colegas estén creando uno ya. Tal vez ya tienen un cristal espacio-temporal en su laboratorio ahora mismo.

Si este es el caso, deberíamos estar leyendo los detalles sobre este primer cristal espacio-temporal en los próximos días o semanas.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1206.4772: Space-Time Crystals Of Trapped Tons

Fecha Original: 26 de junio de 2012
Enlace Original

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