La sal, los copos de nieve y los diamantes son todos cristales, lo que significa que sus átomos están dispuestos en patrones tridimensionales que se repiten. Hoy los científicos informan en la revista Naturaleza en la creación de una fase de materia, denominada cristal de tiempo, en el cual los átomos se mueven en un patrón que se repite en el tiempo en lugar de en el espacio.
Los átomos en un cristal de tiempo nunca se establecen en lo que se conoce como equilibrio térmico, un estado en el que todos tienen la misma cantidad de calor. Es uno de los primeros ejemplos de una nueva clase amplia de materia, llamada fases de no equilibrio, quese han predicho, pero hasta ahora se han mantenido fuera del alcance. Al igual que los exploradores que pisan un continente inexplorado, los físicos están ansiosos por explorar este nuevo reino exótico.
"Esto abre la puerta a un mundo completamente nuevo de fases sin equilibrio", dice Andrew Potter, profesor asistente de física en la Universidad de Texas en Austin. "Hemos tomado estas ideas teóricas que hemos estado buscando porlos últimos años y realmente lo construí en el laboratorio. Con suerte, este es solo el primer ejemplo de estos, con muchos más por venir ".
Algunas de estas fases de la materia sin equilibrio pueden resultar útiles para almacenar o transferir información en computadoras cuánticas.
Potter es parte del equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Maryland que crearon con éxito el primer cristal a partir de iones, o átomos con carga eléctrica, del elemento iterbio. Al aplicar el campo eléctrico correcto, los investigadores levitaron 10 de estosiones sobre una superficie como el asistente de un mago. Luego, golpearon los átomos con un pulso láser, haciéndolos voltear cabeza a cabeza. Luego los golpearon una y otra vez a un ritmo regular. Esto creó un patrón de volteretas que se repitió enhora.
Crucialmente, notó Potter, el patrón de volteos de átomos se repitió solo la mitad de rápido que los pulsos de láser. Esto sería como golpear un grupo de teclas de piano dos veces por segundo y las notas que salen solo una vez por segundo. Este extraño comportamiento cuántico erauna firma que él y sus colegas predijeron, y ayudó a confirmar que el resultado fue realmente un cristal de tiempo.
El equipo también está formado por investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, la Universidad de California, Berkeley y la Universidad de Harvard, además de la Universidad de Maryland y UT Austin.
Frank Wilczek, físico ganador del Premio Nobel en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, estaba enseñando una clase sobre cristales en 2012 cuando se preguntó si podría crearse una fase de la materia de manera que sus átomos se muevan en un patrón que se repite en el tiempo,en lugar de solo en el espacio.
Potter y su colega Norman Yao en UC Berkeley crearon una receta para construir tal cristal de tiempo y desarrollaron formas de confirmar que, una vez que había construido tal cristal, en realidad era el verdadero negocio. Ese trabajo teórico se anunció públicamente el últimoAgosto y luego publicado en enero en la revista Cartas de revisión física .
Un equipo dirigido por Chris Monroe de la Universidad de Maryland en College Park construyó un cristal de tiempo, y Potter y Yao ayudaron a confirmar que realmente tenía las propiedades que predijeron. El equipo anunció ese avance: la construcción de un cristal de tiempo de trabajoen septiembre pasado y hoy publica la descripción completa y revisada por pares en Naturaleza .
Un equipo dirigido por Mikhail Lukin en la Universidad de Harvard creó un segundo cristal un mes después del primer equipo, en ese caso, a partir de un diamante.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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