Relojes de cristales

En este texto se comentará cómo se emplearán las simetrías temporales de los cristales para medir el tiempo de manera más precisa.

Es difícil definir el tiempo, sin embargo, hemos aprendido a medirlo observando eventos que se repiten periódicamente. Desde la Antigüedad se emplearon el día y la noche, las fases de la Luna y las estaciones para elaborar calendarios. A lo largo de la historia se construyeron relojes de Sol, arena, agua (clepsidras), velas, péndulos, relojes mecánicos y de oscilaciones atómicas. No obstante, en nuestra actualidad cada vez se requieren instrumentos más precisos para experimentos muy delicados que tienen que ver con el comportamiento de las partículas subatómicas, donde impera la mecánica cuántica. Ahora se espera utilizar relojes basados en las propiedades temporales de los cristales.

Los cristales son arreglos atómicos regulares, son muy comunes en la naturaleza, ejemplos comunes son la sal, el cuarzo y los diamantes. Estos son espacialmente simétricos. Por ejemplo, si observamos una sola cara de un arreglo cúbico y lo giramos, 90 grados, volveremos a ver un cuadrado.

Tanto la relatividad como la mecánica cuántica, las propiedades nos parecen extrañas, porque éstas y las leyes que las rigen son muy distintas si las comparamos con el mundo macroscópico que percibimos con nuestros sentidos. Pero para la naturaleza son perfectamente normales, teniendo la posibilidad de estudiarlas y emplearlas.

En el mundo subatómico impera la dualidad del espacio-tiempo. Por definición, la velocidad se mide dividiendo la distancia recorrida en determinado tiempo: v = d/t. En el caso de la velocidad de la luz, que es siempre constante, independientemente del movimiento de quien la observe, el cociente d/t es constante; si cambia, la distancia debe modificar el tiempo, y viceversa; lo cual implica que las dimensiones espaciales y temporales están íntimamente relacionadas.

Hoy en día los científicos analizan la simetría en el tiempo de los cristales. Se están haciendo arreglos de cristales de diamante donde se sustituyen algunos átomos de carbono por átomos de nitrógeno. Si se enlazan estos últimos, es decir, si se logra que su spin esté orientado en la misma dirección y se iluminan con el láser especial, entonces retornarán a sus spines originales. El tiempo que toma este proceso es tan preciso que permitirá construir los mejores relojes para los experimentos de laboratorio de la actualidad.

También te puede interesar: Determinación de la edad de la Vía Láctea.