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Físicos crean un nuevo tipo de cristal de tiempo que los seres humanos pueden ver realmente. |
Imagina un reloj que nunca se detiene, que no necesita electricidad, pero cuyos engranajes y manecillas giran eternamente. Suena a fantasía, pero un equipo de físicos de la Universidad de Colorado Boulder está más cerca que nunca de hacer realidad esa idea, gracias a un descubrimiento sorprendente: los cristales del tiempo.
Estos cristales del tiempo son un estado curioso de la materia donde las partículas, como átomos o moléculas, no se quedan quietas, sino que permanecen en movimiento constante. Lo revolucionario de este nuevo estudio es que, a diferencia de intentos anteriores, estos cristales se pueden observar directamente. "Pueden verse bajo un microscopio e incluso, en condiciones especiales, a simple vista", explica Hanqing Zhao, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Física de CU Boulder.
Junto al profesor Ivan Smalyukh, del Instituto de Energía Renovable y Sostenible (RASEI), Zhao publicó sus hallazgos el 4 de septiembre en Nature Materials. Para lograrlo, los investigadores diseñaron celdas de vidrio llenas de cristales líquidos: moléculas alargadas que se comportan un poco como líquido y un poco como sólido. Bajo la luz adecuada, estas moléculas comienzan a girar y a moverse siguiendo patrones que se repiten en el tiempo, como un reloj que nunca se detiene.
Al observar estos cristales líquidos bajo el microscopio, parecen rayas psicodélicas de tigre, y pueden seguir moviéndose durante horas. "Todo surge de la nada", comenta Smalyukh. "Solo iluminas y todo un mundo de cristales del tiempo emerge".
Zhao y Smalyukh forman parte del satélite en Colorado del Instituto Internacional para la Sostenibilidad con Materia Meta Quiral Anudada (WPI-SKCM2), con sede en la Universidad de Hiroshima, Japón, una organización que busca crear formas artificiales de materia y promover la sostenibilidad.
Aunque suene a ciencia ficción, los cristales del tiempo se inspiran en los cristales tradicionales, como diamantes o sal, donde los átomos se organizan en patrones rígidos en el espacio. En 2012, el premio Nobel Frank Wilczek propuso la idea de un “cristal en el tiempo”, un análogo que se organiza no en el espacio, sino en el tiempo: incluso en reposo, sus átomos se moverían en ciclos interminables, como un GIF que nunca termina.
Aunque la versión original de Wilczek era imposible de fabricar, los científicos han logrado aproximaciones. En 2021, por ejemplo, un equipo utilizó la computadora cuántica Sycamore de Google para crear una red de átomos que, al recibir un pulso láser, mostraban fluctuaciones periódicas repetitivas.
El avance de Zhao y Smalyukh va más allá: usando cristales líquidos, lograron que las moléculas se compacten formando “torsiones” que se comportan como partículas, interactuando unas con otras en patrones extremadamente complejos. Smalyukh describe el efecto como una sala de baile de la época de Jane Austen: parejas que se separan, giran, vuelven a unirse y repiten el movimiento una y otra vez. Estas coreografías temporales son increíblemente resistentes: cambiar la temperatura de la muestra no interrumpe su movimiento.
¿Cómo funciona? Los investigadores colocaron los cristales líquidos entre dos piezas de vidrio recubiertas de moléculas de tinte. Por sí solos, apenas se movían, pero al iluminarlos con un tipo específico de luz, las moléculas de tinte cambiaban de orientación y comprimían los cristales, generando miles de torsiones nuevas que empezaban a interactuar.
Las aplicaciones de estos cristales del tiempo podrían ser sorprendentes. Podrían integrarse en billetes para dificultar la falsificación: al iluminar un "marca de agua temporal", aparecería un patrón único. Incluso se podrían apilar varios cristales del tiempo para crear patrones más complejos, permitiendo almacenar grandes cantidades de información digital.
"No queremos limitar las aplicaciones ahora mismo", asegura Smalyukh. "Veo oportunidades para llevar esta tecnología en todo tipo de direcciones".
Universidad de Colorado en Boulder
Hanqing Zhao, Ivan I. Smalyukh. Space-time crystals from particle-like topological solitons. Nature Materials, 2025; DOI: 10.1038/s41563-025-02344-1