Hice una presentación en papel sobre este tema recientemente. Así que esto es lo que sé sobre los cristales del espacio-tiempo.
Un cristal de espacio-tiempo, cristal de tiempo o cristal de cuatro dimensiones, es una estructura teórica periódica en tiempo y espacio. Extiende la idea de un cristal a cuatro dimensiones.
El premio Nobel Frank Wilczek propuso la idea de los cristales de tiempo en 2012. Argumentó que estos objetos hipotéticos pueden exhibir movimiento periódico, como moverse en órbita circular en su estado de energía más bajo o en su estado fundamental. Teóricamente, los objetos en estado fundamental no tienen suficiente energía para moverse en absoluto.
- ¿Estoy en lo cierto cuando digo que la cuarta dimensión es solo una forma de calcular la velocidad de un objeto, porque el espacio-tiempo parece km / h?
- Si intercambiamos coordenadas de tiempo con una de las coordenadas espaciales, ¿sería aplicable la física clásica al 'universo' resultante?
- ¿Qué nos dicen estas fórmulas que deduje para 'calcular la intersección de las hipérbolas invariantes del espacio-tiempo y los ejes del espacio-tiempo inclinados debido a la velocidad'?
- ¿Cómo sería la vida en la sexta dimensión?
- ¿Qué pasaría si pudiera romper el espacio-tiempo?
En los años posteriores, otros físicos han propuesto varios argumentos sobre por qué la existencia física de los cristales de tiempo es imposible, y la mayoría de los físicos parecen pensar que los cristales de tiempo son físicamente imposibles debido a sus propiedades extrañas. Aunque los cristales de tiempo no pueden usarse para generar energía útil (ya que molestarlos los hace dejar de moverse) y no violan la segunda ley de la termodinámica, sí violan una simetría fundamental de las leyes de la física.
Sin embargo, ahora en un nuevo artículo publicado en Physical Review Letters, los físicos de la Universidad de California, Santa Bárbara (UCSB) y Microsoft Station Q (un laboratorio de investigación de Microsoft ubicado en el campus de UCSB) han demostrado que es posible que los cristales de tiempo existir físicamente
Los físicos se han centrado en la implicación de los cristales de tiempo que parece más sorprendente, y es que se predice que los cristales de tiempo romperán espontáneamente una simetría fundamental llamada “simetría de traducción de tiempo”. Para comprender lo que esto significa, los investigadores explican qué es la ruptura espontánea de la simetría.
“La diferencia crucial aquí es entre la ruptura de simetría explícita y la ruptura de simetría espontánea”, dijo el coautor Dominic Else, físico de UCSB, a Phys.org – Noticias y artículos sobre ciencia y tecnología. “Si una simetría se rompe explícitamente, las leyes de la naturaleza ya no tienen la simetría; la ruptura espontánea de la simetría significa que las leyes de la naturaleza tienen una simetría, pero la naturaleza elige un estado que no la tiene”.
Si los cristales de tiempo realmente rompen espontáneamente la simetría de la traducción del tiempo, entonces las leyes de la naturaleza que gobiernan los cristales de tiempo no cambiarían con el tiempo, pero los cristales de tiempo cambiarían con el tiempo debido a su movimiento de estado fundamental, rompiendo espontáneamente la simetría.
Aunque nunca antes se había observado una simetría de traducción de tiempo rota espontáneamente, casi todos los otros tipos de ruptura de simetría espontánea sí lo han sido. Un ejemplo muy común de una simetría rota espontáneamente ocurre en los imanes. Las leyes de la naturaleza no imponen qué lado de un imán será el polo norte y cuál será el polo sur. Sin embargo, la característica distintiva de cualquier material magnético es que rompe espontáneamente esta simetría y elige un lado para ser el polo norte. Otro ejemplo son los cristales ordinarios. Aunque las leyes de la naturaleza son invariables bajo el espacio giratorio o cambiante (traducción), los cristales rompen espontáneamente estas simetrías espaciales porque se ven diferentes cuando se ven desde diferentes ángulos y cuando se desplazan un poco en el espacio.
En su nuevo estudio, los físicos definen específicamente lo que se necesitaría para romper espontáneamente la simetría de la traducción del tiempo, y luego usan simulaciones para predecir que esta simetría rota debería ocurrir en una gran clase de sistemas cuánticos llamados “Floquet-muchos-cuerpos localizados sistemas “. Los científicos explican que el aspecto clave de estos sistemas es que permanecen lejos del equilibrio térmico en todo momento, por lo que el sistema nunca se calienta.
La nueva definición de simetría de traducción de tiempo roto es similar a las definiciones de otras simetrías rotas. Básicamente, cuando el tamaño de un sistema (como un cristal) crece, el tiempo necesario para que un estado de ruptura de simetría decaiga en un estado de respeto de simetría aumenta, y en un sistema infinito el estado de respeto de simetría nunca se puede alcanzar. Como resultado, la simetría de todo el sistema se rompe.
“La importancia de nuestro trabajo es doble: por un lado, demuestra que la simetría de traducción en el tiempo no es inmune a la ruptura espontánea”, dijo la coautora Bela Bauer, investigadora de Microsoft Station Q. “Por otro lado, profundiza nuestra comprensión de que los sistemas de no equilibrio pueden albergar muchos estados interesantes de la materia que no pueden existir en los sistemas de equilibrio “.
Según los físicos, debería ser posible realizar un experimento para observar la ruptura de la simetría de la traducción del tiempo mediante el uso de un gran sistema de átomos atrapados, iones atrapados o qubits superconductores para fabricar un cristal de tiempo, y luego medir cómo evolucionan estos sistemas con el tiempo . Los científicos predicen que los sistemas exhibirán el movimiento oscilante periódico que es característico de los cristales de tiempo e indicativo de una simetría de traducción de tiempo rota espontáneamente.