Los cristales de tiempo son formas inusuales de materia compuestas de partículas que “hacen tictac”, lo que significa que se mueven hacia adelante y hacia atrás en ciclos constantes y repetitivos. Los científicos primero predijeron su existencia y luego la confirmaron hace aproximadamente una década. Aunque aún no se ha desarrollado su uso práctico, estos sistemas se consideran prometedores para tecnologías futuras como la computación cuántica y el almacenamiento avanzado de datos.
Con el tiempo, los investigadores han identificado diferentes tipos de cristales de tiempo, cada uno con propiedades únicas que pueden resultar útiles en diferentes aplicaciones.
Un nuevo cristal del tiempo levitado por sonido
Los físicos de la Universidad de Nueva York han creado una nueva versión del cristal del tiempo. En este sistema, partículas diminutas flotan sobre un colchón de sonido e interactúan intercambiando ondas sonoras. Durante estas interacciones, las partículas se comportan de maneras que parecen violar la tercera ley del movimiento de Newton, que establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta (es decir, las fuerzas siempre ocurren en pares equilibrados). Sin embargo, en este experimento las partículas no siguen ese equilibrio. En cambio, operan de manera no recíproca, lo que significa que sus interacciones son desiguales e irreflexivas.
Resultados, publicados carta de revisión físicaSeñale nuevas posibilidades para utilizar los cristales del tiempo en la tecnología y el arte. A diferencia de muchos experimentos anteriores, este sistema es visible a simple vista y funciona en un dispositivo compacto de aproximadamente un pie de largo que se puede sostener en la mano.
“Los cristales de tiempo no sólo parecen poco probables, sino que también parecen muy exóticos y complejos”, dijo el profesor de física David Greer, director del Centro de Investigación de Materia Blanda de la Universidad de Nueva York y autor principal del artículo. “Nuestro sistema es notable porque es increíblemente simple”.
Biología y conocimientos sobre los ritmos circadianos.
La investigación, realizada con la estudiante graduada de la Universidad de Nueva York Mia Morrell y la graduada de la Universidad de Nueva York Lila Elliott, podría ayudar a los científicos a comprender mejor los sistemas de sincronización biológica, como los ritmos circadianos. Al igual que estos cristales de tiempo, algunos de los procesos bioquímicos del cuerpo implican interacciones recíprocas, incluida la forma en que el cuerpo descompone los alimentos.
Cómo las ondas sonoras mantienen las partículas flotando
El cristal del tiempo en sí está hecho de pequeñas cuentas de poliestireno, como material de embalaje, que se mantienen en su lugar mediante ondas sonoras. Esta configuración actúa como un “levitador acústico”, lo que hace que las cuentas permanezcan suspendidas en el aire.
“Las ondas sonoras ejercen fuerzas sobre las partículas, del mismo modo que las ondas en la superficie de un estanque pueden ejercer fuerzas sobre una hoja flotante”, explica Morell. “Podemos levantar objetos contra la gravedad sumergiéndolos en un campo sonoro llamado onda estacionaria”.
Cuando las cuentas levitadas interactúan, lo hacen dispersando ondas sonoras entre sí.
Fuerza desigual y simetría rota.
Las cuentas más grandes difunden más sonido que las más pequeñas. En consecuencia, una partícula más grande tiene un efecto más fuerte sobre una partícula más pequeña que una partícula más grande. Esto crea un desequilibrio en la forma en que se afectan entre sí.
“Piense en dos ferries de diferentes tamaños acercándose a un muelle”, dice Morrell. “Cada uno crea ondas de agua que empujan al otro, pero en diferentes grados dependiendo de su tamaño”.
Dado que estas interacciones son transportadas por ondas sonoras, no están limitadas por la tercera ley de Newton. Esto permite que las cuentas comiencen a oscilar por sí solas mientras flotan en el aire, creando un ritmo constante que refleja las fuerzas inusuales en juego.
La investigación fue financiada por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias (DMR-21043837, DMR-2428983).
