Esto significa que no lo han creado todavía en el laboratorio, sino que han demostrado matemáticamente cómo podría generarse a partir de la amplificación de radiación de Hawking simulada en sistemas experimentales. Estos sistemas no son cristales físicos convencionales, sino estados de la materia cuyo comportamiento se repite de forma estable en el tiempo. A diferencia de un cristal ordinario, cuyos átomos siguen un patrón repetido en el espacio, un cristal temporal presenta una especie de ‘tic-tac’ interno, con oscilaciones periódicas que se mantienen en el tiempo, informó este martes la UCM.

El estudio, publicado en la revista ‘Physical Review Letters’, se enmarca en la llamada gravedad analógica, una línea de investigación que reproduce fenómenos gravitacionales mediante sistemas físicos realizables en el laboratorio. En este caso, el trabajo conecta por primera vez este campo con el de los cristales temporales mediante condensados de Bose-Einstein, gases formados por millones de átomos fríos que se comportan como una única onda macroscópica de materia.

Uno de los principales objetos de estudio de la gravedad analógica es la radiación de Hawking, una radiación de naturaleza cuántica que, según predijo Stephen Hawking en los años 70, sería emitida espontáneamente por el horizonte de sucesos de un agujero negro, detalla el trabajo.

El nuevo sistema ha sido bautizado como “cristal temporal de Hawking” porque se generaría por la amplificación de esa radiación en un llamado “láser de agujero negro”. Se trata de un sistema con dos horizontes análogos a los de un agujero negro, donde la radiación rebota y se amplifica repetidamente, de forma similar a como lo hace la luz en un láser óptico.

“Hoy en día los cristales temporales ya forman todo un campo de investigación por sí mismo, presentando numerosas potenciales aplicaciones, incluyendo relojes y sensores cuánticos”, explicó el investigador del grupo de Física Teórica de la Materia Condensada de la UCM Fernando Sols.

PLATAFORMAS CUÁNTICAS

Según los autores, este nuevo cristal temporal se comportaría como un “péndulo cuántico”, es decir, un péndulo que se encuentra en una superposición cuántica de todas sus posibles trayectorias. Solo al ser observado se materializaría en una trayectoria definida, a partir de la cual oscilaría periódicamente como un péndulo convencional.

“Nuestro trabajo demuestra cómo ideas surgidas de objetos tan exóticos y distantes como los agujeros negros, completamente fuera de nuestra experiencia cotidiana, pueden acabar materializándose en aplicaciones concretas en el laboratorio”, destacó Juan Ramón Muñoz de Nova, quien desarrolló la investigación en la UCM y actualmente es investigador Ramón y Cajal del Instituto de Estructura de la Materia del CSIC.

Los investigadores apuntan que estas ideas podrían trasladarse en el futuro a otras plataformas cuánticas, como fluidos de luz o fibras ópticas no lineales, y contribuir al desarrollo de relojes cuánticos, sensores y nuevas investigaciones sobre la naturaleza cuántica del tiempo.