Físicos han creado un nuevo “cristal de tiempo”: no servirá para una máquina del tiempo, pero podría tener muchos otros usos

Daniel Strain

Imagina un reloj que no necesita electricidad, pero cuyas manecillas y engranajes giran por sí solos por toda la eternidad.

En un nuevo estudio, físicos de Colorado University Boulder, CU Boulder, han utilizado cristales líquidos —los mismos materiales que están en la pantalla de tu teléfono— para crear algo parecido a ese reloj, o al menos lo más cercano que los humanos pueden lograr. El avance del equipo es un nuevo ejemplo de un “cristal de tiempo”, el nombre de una curiosa fase de la materia en la que las piezas, como átomos u otras partículas, existen en movimiento constante.

Los investigadores no son los primeros en fabricar un cristal de tiempo, pero su creación es la primera que los humanos pueden ver directamente, lo que podría abrir un abanico de aplicaciones tecnológicas.

“Se pueden observar directamente bajo un microscopio e incluso, bajo condiciones especiales, a simple vista”, dijo Hanqing Zhao, autor principal del estudio y estudiante de posgrado en el Departamento de Física de CU Boulder.

Él, conjuntamente con Ivan Smalyukh, profesor de física y miembro del Renewable and Sustainable Energy Institute (RASEI), publicaron sus hallazgos el 4 de septiembre en la revista Nature Materials.

En el estudio, los investigadores diseñaron celdas de vidrio llenas de cristales líquidos —en este caso, moléculas en forma de varilla que se comportan un poco como un sólido y un poco como un líquido—. Bajo circunstancias especiales, si se les ilumina, los cristales líquidos comienzan a girar y moverse, siguiendo patrones que se repiten en el tiempo.

Bajo el microscopio, estas muestras de cristal líquido se asemejan a franjas psicodélicas de tigre, y pueden seguir moviéndose durante horas, similar a un reloj que gira eternamente.

“Todo nace de la nada”, dijo Smalyukh. “Lo único que haces es iluminar, y emerge todo este mundo de cristales de tiempo”.

Zhao y Smalyukh son miembros de la sede en Colorado del International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter (WPI-SKCM2), con sede en la Universidad de Hiroshima en Japón, un instituto internacional cuya misión es crear formas artificiales de materia y contribuir a la sostenibilidad.

Cristales en el espacio y el tiempo

Los cristales de tiempo pueden sonar como algo sacado de la ciencia ficción, pero toman su inspiración de cristales que ocurren naturalmente, como los diamantes o la sal de mesa.

Frank Wilczek, laureado con el premio Nobel, propuso por primera vez la idea de los cristales de tiempo en 2012. Puedes pensar en los cristales tradicionales como “cristales espaciales”. Los átomos de carbono que forman un diamante, por ejemplo, crean un patrón en forma de red en el espacio que es muy difícil de romper. Wilczek se preguntó si sería posible construir un cristal igualmente bien organizado, pero en el tiempo en lugar del espacio. Incluso en su estado de reposo, los átomos en tal estado no formarían un patrón de red, sino que se moverían o transformarían en un ciclo interminable, como un GIF que se repite para siempre.

El concepto original de Wilczek resultó imposible de fabricar, pero en los años siguientes los científicos han creado fases de la materia que se acercan bastante.

En 2021, por ejemplo, físicos utilizaron la computadora cuántica Sycamore de Google para crear una red especial de átomos. Cuando el equipo dio a esos átomos un “golpecito” con un haz láser, experimentaron fluctuaciones que se repetían múltiples veces.

Video de un cristal de tiempo en movimiento (Crédito: Smalyukh Lab)

Cristales danzantes

En el nuevo estudio, Zhao y Smalyukh se propusieron ver si podían lograr un resultado similar usando cristales líquidos.

Smalyukh explicó que, si se aprietan estas moléculas de la manera correcta, se agrupan tan fuertemente que forman “torceduras”. Sorprendentemente, estas torceduras se mueven y, bajo ciertas condiciones, pueden comportarse como átomos.

“Estas torsiones no se pueden eliminar fácilmente”, dijo Smalyukh. “Se comportan como partículas y comienzan a interactuar entre sí”.

En el estudio actual, Smalyukh y Zhao colocaron una solución de cristales líquidos entre dos piezas de vidrio recubiertas con moléculas de tinte. Por sí solas, estas muestras permanecían mayormente quietas. Pero cuando el grupo las iluminó con un tipo específico de luz, las moléculas de tinte cambiaron su orientación y comprimieron los cristales líquidos. En el proceso, miles de nuevas torceduras aparecieron de repente.

Esas torceduras comenzaron a interactuar entre sí siguiendo una serie increíblemente compleja de pasos. Imagina una sala llena de bailarines en una novela de Jane Austen: las parejas se separan, giran por la sala, vuelven a juntarse y repiten todo de nuevo. Los patrones en el tiempo también resultaron inusualmente difíciles de romper: los investigadores podían subir o bajar la temperatura de sus muestras sin interrumpir el movimiento de los cristales líquidos.

“Esa es la belleza de este cristal de tiempo”, dijo Smalyukh. “Solo creas unas condiciones que no son tan especiales. Iluminas, y todo sucede”.

Zhao y Smalyukh afirman que estos cristales de tiempo podrían tener varios usos. Los gobiernos, por ejemplo, podrían añadir estos materiales a los billetes para hacerlos más difíciles de falsificar: si quieres saber si un billete de 100 dólares es genuino, basta con iluminar la “marca de agua temporal” y observar el patrón que aparece. Al apilar varios cristales de tiempo diferentes, el grupo puede crear patrones aún más complicados, lo que potencialmente permitiría a los ingenieros almacenar enormes cantidades de datos digitales.

Una simulación por computadora revela el funcionamiento interno de un cristal de tiempo. Un haz de luz, flecha azul, hace que las moléculas de tinte, varillas rojas, cambien su orientación, impulsando el movimiento en los cristales líquidos que están debajo. (Crédito: Laboratorio de Smalyukh)

 

Fuente: [https://www.colorado.edu/today/2025/09/05/physicists-have-created-new-time-crystal-it-wont-power-time-machine-could-have-many]