Los científicos crean ‘cristales de tiempo’, un nuevo estado de la materia, con una computadora

Los científicos crean ‘cristales de tiempo’, un nuevo estado de la materia, con una computadora

noviembre 17, 2020 0 Por RenzoC


Científicos de la Universidad de Granada y la Universidad de Tübingen han descubierto una forma de crear cristales de tiempo, un nueva fase de materia que emula una estructura cristalina en la cuarta dimensión, el tiempo, en lugar de solo el espacio, debido a fluctuaciones extremas en los sistemas físicos de muchas partículas.

Los cristales de tiempo son un nuevo estado de la materia propuesto recientemente por el premio Nobel de Física Frank Wilczek, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, en Estados Unidos.

En el tiempo cristales – cuya existencia se sugirió por primera vez en 2012 -, los átomos repiten un patrón a través de la cuarta dimensión, tiempo, a diferencia de los cristales normales (como un diamante), que tienen átomos dispuestos en una estructura espacial repetida. Así, estos nuevos cristales temporales se caracterizan por realizar un movimiento periódico en el tiempo.

En este trabajo, los investigadores de la UGR demuestran que ciertas transiciones de fase dinámica que aparecen en las raras fluctuaciones de muchos sistemas físicos romper espontáneamente la simetría traslacional en el tiempo.

De esta forma, el investigador Rubén Hurtado Gutiérrez, junto a los profesores Carlos Pérez Espigares y Pablo Hurtado, de Departamento de Electromagnetismo y Física de la Materia de la UGR, y en colaboración con el profesor Federico Carollo, de la UT, han propuesto una nueva forma de utilizar este fenómeno natural para crear cristales de tiempo.

Para realizar las simulaciones de este trabajo, los científicos han utilizado el superordenador Proteus, perteneciente al Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional de la UGR. Es uno de los Las supercomputadoras de cálculo científico general más potentes de España, con una capacidad de cálculo de más de 90TeraFlops que alcanza gracias a sus más de 2300 núcleos de procesamiento, 7.5 Terabytes de RAM y 380TeraBytes de almacenamiento de datos.

En su artículo, los científicos de la UGR proponen una ruta hasta ahora inexplorada para construir cristales de tiempo, basado en la observación reciente de ruptura espontánea de la simetría de traslación temporal en las fluctuaciones de sistemas de muchas partículas.

Estas transiciones de fase dinámica aparecen en el espacio de trayectoria, cuando un sistema físico está condicionado para realizar una fluctuación rara (o poco probable) de ciertos observables, como la corriente de partículas.

Usando herramientas de análisis espectral, los científicos han demostrado inequívocamente la relación entre estos y los cristales de tiempo. Curiosamente, estos eventos raros pueden volverse típicos mediante una transformación de la dinámica microscópica de las partículas, que se puede interpretar en términos de la dinámica original complementada por un campo externo inteligente.

Esto permite explotar de una manera práctica este comportamiento de cristal temporal previamente altamente improbable. Con base en estas observaciones, los investigadores han propuesto un modelo fluido fuera de equilibrio presenta una transición de fase similar a un cristal de tiempo, rompe la simetría de traslación del tiempo y exhibe rigidez, un movimiento periódico coherente robusto y un orden espacio-temporal de largo alcance.

Este documento también analiza cómo crear estos Cristales de tiempo en el laboratorio a partir de fluidos coloidales. en trampas ópticas y bajo campos de empaque externos generados con pinzas ópticas.





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