Los cristales de tiempo que persisten indefinidamente a temperatura ambiente pueden tener aplicaciones en el cronometraje preciso

Todos hemos visto cristales, ya sea un grano de sal o azúcar, o una amatista hermosa y elaborada. Estos cristales consisten en átomos o moléculas que se repiten en un patrón tridimensional simétrico llamado red, donde los átomos ocupan ciertos puntos en el espacio. Al formar una red periódica, los átomos de carbono en el diamante, por ejemplo, rompen la simetría del espacio en el que se encuentran. Los físicos llaman a esto «ruptura de simetría».

Los científicos descubrieron recientemente que se puede ver un efecto similar con el tiempo. La ruptura de la simetría, como su nombre lo indica, solo puede aparecer si existe algún tipo de simetría. En el dominio del tiempoel poder o la fuente de poder que cambia periódicamente produce naturalmente un patrón temporal.

La ruptura de simetría ocurre cuando un sistema impulsado por esta fuerza experimenta un momento de déjà vu, pero No Con el mismo período de fuerza. Los ‘cristales de tiempo’ se han buscado en la última década como una nueva fase de la materia, y recientemente se han observado en condiciones experimentales complejas en sistemas aislados. Estos experimentos requieren temperaturas muy bajas u otras condiciones extremas para reducir las influencias externas no deseadas, llamadas ruido.

Para que los científicos aprendan más sobre los cristales de tiempo y aprovechen su potencial en tecnología, deben encontrar formas de producir y mantener estables los estados de los cristales de tiempo fuera del laboratorio.

La investigación de vanguardia dirigida por la Universidad de California en Riverside se publicó esta semana en Comunicaciones de la naturaleza Ahora observe los cristales de tiempo en un sistema que no está aislado de su entorno. Este importante logro lleva a los científicos un paso más cerca del desarrollo de cristales de tiempo para su uso en… aplicaciones del mundo real.

«Cuando su sistema experimental tiene un intercambio de energía con su entorno, la disipación y el ruido funcionan en conjunto para destruir el sistema temporal», dijo el autor principal Hossein Taheri, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en Marlan y Rosemary Burns en la Universidad de California. Facultad de Ingeniería. «En nuestra plataforma óptica, el sistema logra un equilibrio entre ganancia y pérdida para crear y mantener cristales de tiempo».

La cristalización del tiempo totalmente fotónica se logra utilizando un resonador de vidrio de fluoruro de magnesio en forma de disco con un diámetro de un milímetro. Cuando es bombardeado por dos Lásereslos investigadores observaron picos subarmónicos, o tonos de frecuencia entre dos rayos láser, lo que indica la ruptura de la simetría del tiempo y la creación de cristales de tiempo.

El equipo dirigido por la UCR usó una tecnología llamada bloqueo de autoinyección láser en el resonador para lograr durabilidad contra las influencias ambientales. Las firmas de estado de repetición en el tiempo de este sistema se pueden medir fácilmente en el dominio de la frecuencia. La plataforma propuesta simplifica así el estudio de esta nueva fase de la cuestión.

Sin la necesidad de una temperatura más baja, el sistema se puede mover fuera de un laboratorio complejo para aplicaciones de campo. Una de esas aplicaciones puede ser mediciones muy precisas del tiempo. Dado que la frecuencia y el tiempo son reflejos matemáticos entre sí, la precisión en la medición de la frecuencia permite medir el tiempo con precisión.

“Esperamos que este sistema fotónico pueda usarse en fuentes de RF compactas y livianas con una estabilidad superior y un cronometraje preciso”, dijo Taheri.

acceso abierto Comunicaciones de la naturaleza Documento titulado «Todas las ópticas dispersivas discretas cristales de tiempo. Junto a Taheri en la investigación estuvieron Andrej B. Matsko del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Lotte Malki de Oves Inc en Pasadena, California, y Krzysztof Sacha de la Universidad Jagellónica de Polonia.