El concepto teórico del Reloj Eterno o cristal de espacio-tiempo

Una idea tan fascinante como controvertida, la del Reloj Eterno o cristal de espacio-tiempo, está levantando muchas expectativas con la reciente presentación de un estudio a cargo de especialistas del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en California. En ese estudio se propone un posible modo de fabricar el primer cristal de espacio-tiempo.

Un cristal de espacio-tiempo, o cristal 4D, tiene una estructura periódica en el tiempo además de en el espacio.

Si se lograse fabricar tan singular objeto, los científicos tendrían un nuevo y más eficaz medio para estudiar cómo complejas propiedades físicas y comportamientos emergen de las interacciones colectivas de grandes cantidades de partículas individuales. Un cristal de espacio-tiempo también podría utilizarse para estudiar fenómenos en el mundo cuántico, como por ejemplo el entrelazamiento cuántico, que es un fenómeno en el que dos o más partículas (por ejemplo fotones) se enlazan entre sí de modo inextricable, hasta el punto de que al medir ciertas propiedades de un objeto se revela información sobre el otro (o los otros).

En opinión de algunos físicos, un cristal de espacio-tiempo también se podría emplear como un reloj que nunca se atrasaría ni adelantaría, manteniendo su exactitud para siempre, incluso después de la muerte termodinámica del universo, un estado que, según algunas teorías, podría alcanzar éste en un futuro distante, y que se caracterizaría esencialmente por la ausencia de energía termodinámica libre. En ese escenario tan fantasmagórico de la física teórica, donde el grado de entropía sería el máximo posible, ningún objeto podría ponerse en movimiento, ni por supuesto existir la vida.

El concepto de cristal de espacio-tiempo, sin embargo, ha existido sólo como una idea meramente teórica en la comunidad científica, sin que se haya abordado ninguna idea seria en cuanto a cómo construir uno, hasta ahora. Un equipo internacional de científicos dirigido por investigadores del laboratorio de Berkeley ha propuesto el diseño experimental de un cristal de espacio-tiempo basado en una trampa iónica con campo eléctrico, y la fuerza de repulsión de la Ley de Coulomb, entre partículas que portan la misma carga eléctrica.


En este diseño del equipo de Xiang Zhang, del laboratorio de Berkeley, el campo eléctrico de la trampa de iones retiene partículas cargadas, y la fuerza de repulsión de Coulomb hace que formen espontáneamente un cristal iónico espacial en forma de anillo.

Bajo la aplicación de un débil campo magnético estático, este cristal iónico en forma de anillo comenzará una rotación que nunca se detendrá. La rotación persistente de iones atrapados produce un orden temporal, dando lugar a la formación de un cristal de espacio-tiempo en el más bajo estado energético cuántico.

Dado que el cristal de espacio-tiempo ya está en su menor estado energético cuántico, su orden temporal, o capacidad de mantener su puntualidad si se le usa como reloj, teóricamente persistirá incluso después de que el resto de nuestro universo alcance el máximo grado de entropía.

En este trabajo de investigación y diseño también han participado Tongcang Li, Zhe-Xuan Gong, Zhang-Qi Yin, Haitao Quan, Xiaobo Yin, Peng Zhang y Luming Duan.

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