Comentario Sobre los Cristales de Tiempo

La idea básica de un cristal de tiempo es relativamente sencilla. Un medio cristalino tiene una estructura periódica o que se repite regularmente. Sin embargo, debido a consideraciones entrópicas (que obligan a la sustancia a entrar en su estado de menor energía), el cristal no tendrá la misma estructura repetitiva en todas las direcciones: será asimétrico, lo que se conoce como ruptura de la simetría de traslación espacial. Así, mientras que en los cristales normales esta estructura periódica y repetitiva es asimétrica espacialmente (la configuración espacial de la red cristalina), en un cristal temporal la periodicidad asimétrica no se da en la organización espacial sino en los medios que varían en el tiempo.

La materia ultrafría sirve normalmente como medio, donde los iones se enfrían a una temperatura tan baja que ya no hay ruido térmico y se confinan dentro de una trampa magneto-óptica. Este debería ser un arreglo completamente estacionario, sin embargo, debido a una oscilación variable en el tiempo impulsada en los iones, éstos interactuarán con las fluctuaciones cuánticas del vacío y el medio rotará. Se trata de un fenómeno similar y relacionado con el efecto Casimir dinámico, en el que se emiten fotones y fonones desde el vacío debido a las condiciones de contorno que varían en el tiempo. En el caso del cristal del tiempo, esto permitiría un dispositivo de rotación perpetua _perpetually rotating device-.

La razón por la que esto no se había observado hasta hace poco es que los procesos cuánticos no se rigen por variables dependientes del tiempo, principalmente porque las partículas cuánticas en equilibrio no tienen posiciones definidas. Sin embargo, se puede hacer que los iones de iterbio en una trampa magneto-óptica sufran una localización definida, y que sean conducidos al no-equilibrio cuando se les somete a un accionamiento periódico, en este caso un láser que invierte periódicamente el espín de los iones; todo ello hace que se correlacionen en el tiempo. Ahora, como debería haber una oscilación periódica simétrica en el tiempo de los iones (una frecuencia subarmónica emergente de la tasa de giro del espín con el láser); la simetría temporal puede romperse, y se forma un cristal de tiempo discreto. El anillo de iones atrapados comienza a girar.

Es extremadamente interesante que tal situación sea impulsada por las fluctuaciones del vacío cuántico -- como el efecto Casimir dinámico, la observación de un cristal de tiempo real es una clara demostración de la energía real del vacío cuántico.

Artículo: https://arxiv.org/pdf/1609.08684.pdf