Un cristal de tiempo como se ve bajo un microscopio.Crédito: Zhao y Smalyukh, 2025, Nature Materials
Un cristal de tiempo es una forma de materia que muestra patrones continuos y repetidos con el tiempo, al igual que cómo los átomos en un cristal normal se repiten en el espacio. Ejemplos alguna vez existieron solo en compleja, materia cuántica, Pero ahora los físicos han encontrado una manera de hacer un cristal de tiempo que se pueda ver, bajo ciertas condiciones, a simple vista.
La hazaña, realizada por físicos de la Universidad de Colorado Boulder, y publicada en Materiales de la naturaleza el 4 de septiembre1involucraban cristales líquidos: moléculas en forma de barra con propiedades entre las de un líquido y las de un sólido. Simplemente brillando una luz sobre los cristales líquidos, el equipo creó ondas de torcer moléculas a través de ellas. Las ondas siguieron moviéndose durante horas, ondulando con un ritmo distinto, incluso cuando los investigadores cambiaron las condiciones. El ritmo también estaba fuera de sincronización con cualquier fuerza entrante, cumpliendo los dos criterios de definición por un cristal de tiempo.
Aunque ya se conocía parte de este comportamiento de cristales líquidos, nadie había considerado si se podía aprovechar para hacer un cristal de tiempo, dice Young-Ki Kim, científico material de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang en Corea del Sur.
La escala macroscópica del Time Crystal, en milímetros a centímetros, crea oportunidades «para proporcionar una comprensión más profunda» de los fenómenos, dice. Los patrones distintivos en los cristales también podrían permitir que se usen en dispositivos anti-contornos, dicen los autores.
Máquinas imposibles
El físico del premio Nobel Frank Wilczek Primero propuso la idea de un cristal de tiempo en 2012. La versión de Wilczek era casi como una máquina de cámara perpetua; Algo que cicló sin cesar sin cesar mientras estaba en su estado de descanso natural. Más tarde, un equipo publicó un artículo que demostró matemáticamente que este concepto era imposible2pero los investigadores pronto descubrieron que otros tipos de cristal de tiempo eran posibles. Cristales de tiempo ordenados podría existir, por ejemplo, en sistemas extraños que estaban perpetuamente en flujoen lugar de en reposo.
Los cristales de tiempo se han hecho desde entonces de varias maneras, utilizando la interacción Defectos a nanoescala en diamantes, iones atrapados y simulado en la computadora cuántica de Sycamore de Google. Pero la mayoría de los ejemplos han estado a escala microscópica.
El último sistema implica brillar una luz, incluso de una bombilla normal, en una película de cristal líquido atrapado entre dos placas de vidrio. Cuando la luz golpea moléculas de tinte fotosensible en las placas de vidrio, cambian su orientación, lo que desencadena moléculas en el cristal líquido para comenzar a torcer.
Las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de cristal líquido tipo varilla significan que generalmente apuntan en la misma dirección. Si algunos comienzan a torcer, esto establece un efecto dominó: las moléculas se reorientan en una interacción compleja que se mueve a través de la muestra como una ola mexicana.
De esta sopa de moléculas surgen formaciones retorcidas estables que se comportan como partículas. Estas partículas interactúan entre sí para crear ondas observables. «Nos sorprendió y nos emocionamos ver que tal orden cristalino se puede observar fácilmente en los sistemas de materia blanda», dice Ivan Smalyukh, físico de la Universidad de Colorado Boulder, quien dirigió el trabajo.
Para observar la danza molecular en detalle, los autores observaron el sistema de cristal de tiempo utilizando un tipo de microscopio que transmite solo luz polarizada. La cantidad de luz que pasa depende de la alineación de una molécula, revelando el tiempo en las ondas de Crystal como una serie de rayas oscuras y brillantes.
