Los físicos de la Universidad Jiao Tong de Shanghai hicieron algo extraño.
Construyeron un cristal de espacio-tiempo de mesa. Luego vieron cómo se derretía.
¿Y el resultado? El espacio y el tiempo se separaron de forma independiente.
Generalmente pensamos que derretirse es simple. Sólido a líquido. La entropía gana. El orden muere.
Este material no está de acuerdo.
En un estado exótico conocido como cristal de espacio-tiempo, el tiempo y el espacio pueden fundirse por separado. Los hallazgos, publicados en las Proceedings of the National Academy of Sciences, ofrecen una mirada poco común a cómo se desmorona esta materia inusual.
Comienza con una definición. “Cristal” generalmente significa átomos en una red 3D. Patrones repetidos. Orden perfecto.
Un cristal de espacio-tiempo añade tiempo a la mezcla.
La estructura se repite en el espacio y el tiempo. Los átomos oscilan en un ritmo estable y repetitivo. Se repite una y otra vez.
Construirlos es difícil. Mantenerlos estables es más difícil. Las versiones cuánticas plantean enormes desafíos. Entonces el equipo recurrió a un proxy clásico: un análogo clásico.
Piense en ello como un plato Chladni. Haces vibrar una superficie a 100 Hertz. Los granos de arena bailan. Se asientan en nodos.
Pero este experimento cambia arena por pequeños discos de plástico. Cada disco tiene seis pasadores en ángulo. Se mueven caóticamente sobre la placa vibratoria. Patadas aleatorias de la fuerza motriz.
Sin líneas claras.
A menos que empaques suficientes.
Entonces, magia.
Cientos de discos se organizan espontáneamente en una red triangular. Todo el grupo gira como un cuerpo rígido. Una revolución cada cinco horas.
Este movimiento sincronizado sobrevive al ruido. Dura casi un día.
Fundamentalmente, ese giro de cinco horas es distinto del impulso de 100 Hertz. El propulsor sólo suministra energía. La oscilación de largo período surge por sí sola.
Para ver qué sucede cuando falla el pedido, los investigadores retiraron los discos. Redujeron la densidad. Forzaron un derretimiento.
No se desvaneció simplemente. No decayó gradualmente en el caos.
El proceso de fusión de cristales del espacio-tiempo se desarrolló en tres fases distintas.
- La sincronización falla localmente. Algunas partes del cristal pierden ritmo. El resto sigue bailando.
- El ritmo se rompe por completo. El orden temporal se ha ido. Sin embargo, el cristal aún mantiene su forma espacial. El espacio y el tiempo se están desconectando.
- La red colapsa. La estructura física se rompe. Se vuelve como un fluido desordenado.
Dos procesos físicos diferentes impulsan esto.
La pérdida de orden temporal proviene del debilitamiento de las interacciones entre partículas. El colapso del cristal se produce porque los defectos se propagan a través de la red.
¿Por qué esto importa?
Porque las reglas que rigen el orden en el tiempo difieren de las que rigen el orden en el espacio.
“Nuestros resultados experimentales revelan un intrincado escenario de fusión en tres etapas”, escribieron los investigadores. Observaron que las simetrías espaciales y temporales se funden en distintos valores críticos. A través de diferentes mecanismos. Actúan de forma independiente.
Esto no significa que todos los cristales del espacio-tiempo se comporten de esta manera. Los sistemas cuánticos pueden diferir.
Pero el experimento demuestra que el espacio y el tiempo pueden desconectarse durante una transición de fase.
Abre nuevas vías para estudiar la ruptura de simetría compleja en sistemas clásicos. Las fases exóticas y fuera de equilibrio ya no son sólo teoría. Se pueden ver. Aunque sea por unas horas, sobre una mesa vibratoria en China.
