Un líquido que "viaja" en el tiempo podría ser un nuevo estado de la materia
CIENCIAS EXACTAS: FÍSICA CUANTICA.
Los físicos plantean una forma de materia que conservaría un ritmo en el tiempo sin mantener el orden perfecto de los cristales temporales.
Los físicos proponen un líquido que fluye en el tiempo. / Crédito: Alex Perez en Unsplash.
Un nuevo estado de la materia podría ampliar nuestra comprensión sobre cómo se organiza el Universo: un equipo de científicos propone la existencia de los llamados líquidos temporales, sistemas capaces de conservar cierta regularidad en su comportamiento a lo largo del tiempo, aunque pierdan la sincronización global. La investigación, publicada en arXiv, se basa en un modelo teórico y simulaciones: esta forma hipotética de materia no constituye aún un descubrimiento experimental confirmado.
¿Qué pasaría si un cristal pudiera derretirse en el tiempo y no en el espacio? Esta pregunta ha inspirado una nueva propuesta de la física: los llamados líquidos temporales. Se trataría de un estado de la materia capaz de conservar cierto ritmo de comportamiento, aunque pierda la regularidad que caracteriza a los cristales temporales.
La idea ha sido planteada por investigadores vinculados al Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complejos, en Alemania, y a otras instituciones. En el estudio, los científicos describen cómo podría surgir esta forma de organización a partir de un sistema sometido a fluctuaciones. Por ahora, sin embargo, se trata de un modelo teórico que todavía necesita confirmación experimental.
Cuando el tiempo se comporta como un cristal.
Para entender la propuesta, conviene empezar por algo cotidiano: un cubito de hielo. En su interior, las moléculas de agua están dispuestas siguiendo un patrón ordenado. Cuando el hielo se derrite, esa estructura pierde su organización general, pero las moléculas siguen interactuando con sus pares que tienen cerca.
Los cristales temporales trasladan una idea similar a otra dimensión. En lugar de presentar una estructura que se repite en el espacio, muestran un patrón de comportamiento que se repite a lo largo del tiempo. No significa que el tiempo se congele, retroceda o permita viajar al pasado. Lo que se repite es el ritmo de un sistema físico.
En determinadas condiciones, por ejemplo, un sistema puede responder a una señal periódica con un ritmo propio que se repite cada dos ciclos de esa señal. Esta regularidad puede mantenerse incluso cuando pequeñas perturbaciones intentan alterarla.
Los líquidos temporales propuestos por los investigadores representarían un paso más. Serían el equivalente a un cristal que comienza a fundirse: conservarían un orden local, pero perderían la sincronización perfecta a gran escala.
Un ritmo que sobrevive al desorden.
Para estudiar esta posibilidad, el equipo elaboró un modelo de dos dimensiones formado por pequeños elementos magnéticos que interactúan entre sí. El sistema estaba conectado a una cavidad electromagnética, un espacio en el que las fluctuaciones de un campo electromagnético podían influir en su comportamiento, según explica Quantum Zeitgeist.
La clave estaba en que esas fluctuaciones no seguían un ritmo perfectamente regular. Pese a ello, las simulaciones mostraron que, bajo determinadas condiciones, los elementos magnéticos podían organizarse y oscilar a un ritmo equivalente a la mitad de la frecuencia característica de la cavidad.
Pero había una diferencia respecto a los cristales temporales convencionales: de vez en cuando, el sistema cambiaba entre dos versiones equivalentes de ese patrón. Estas interrupciones, denominadas solitones temporales, impedían mantener una sincronización global duradera sin destruir por completo la regularidad local.
La comparación con el agua ayuda a comprenderlo. Aunque un líquido ya no conserva la estructura rígida de un cristal de hielo, sus moléculas siguen manteniendo relaciones con sus vecinas. De manera parecida, el hipotético líquido temporal conservaría un orden limitado a intervalos y regiones concretos, aunque el patrón completo dejara de ser uniforme.
Los cristales temporales podrían tener una versión líquida. / Crédito: Yusuf Evli en Unsplash.
El calor también puede crear orden.
Otro resultado llamativo del modelo es el papel de las fluctuaciones térmicas. En determinadas condiciones, añadir energía puede favorecer la aparición del patrón temporal, en lugar de destruirlo inmediatamente, de acuerdo a un artículo publicado en Science Alert.
El efecto, no obstante, tiene límites. Cuando las fluctuaciones son demasiado débiles, el ritmo característico no llega a establecerse. Si alcanzan una intensidad intermedia, puede aparecer el comportamiento ordenado. Por el contrario, cuando son excesivas el sistema pierde de nuevo esa organización.
Este equilibrio entre orden y desorden plantea preguntas interesantes sobre cómo se comporta la materia en entornos cambiantes y hasta qué punto puede mantener patrones estables sin depender de una señal externa perfectamente regular.
Una hipótesis que aún debe demostrarse.
Los investigadores también apuntan a una consecuencia teórica de importancia: al promediar el comportamiento del sistema, las diferencias entre determinados momentos pueden desaparecer. Esto abre la posibilidad de que los líquidos temporales presenten propiedades que los cristales temporales convencionales no pueden mantener en equilibrio térmico.
Sin embargo, la posibilidad de observar comportamientos semejantes en sistemas cuánticos requiere más investigación. Si futuros experimentos confirman la propuesta, los líquidos temporales ampliarían la comprensión de las formas en que la materia puede organizarse. Su interés reside en demostrar que incluso en medio de las fluctuaciones y el desorden pueden surgir ritmos persistentes y nuevas formas de estructura.
Por: Pablo Javier Piacente / T21.
Sitio Fuente: Levante / Tendencias21