Una nuova forma di materia: i cristalli temporali

Già da diversi mesi c’è stata una speculazione secondo la quale alcuni ricercatori avrebbero fi­nalmente creato dei cristalli di tempo, strani cristalli che hanno una struttura atomica che non si ripete solo nello spazio ma anche nel tempo, metten­doli in moto perpetuo senza bisogno di energia.

Ora è diventato ufficiale, il progetto è stato pubblicato su Physical Review Letters ed i ricercatori hanno descrit­to in dettaglio come fare e misurare questi bizzarri cristalli. Due gruppi indi­pendenti di scienziati sostengono che hanno effettivamente creato cristalli di tempo in laboratorio in base a questo grande progetto, confermando l’esi­stenza di una forma completamente nuova di materia.  “Si tratta di una nuova fase della mate­ria, senza ombra di dubbio, ma è anche molto interessante, perché è uno dei primi esempi di materia non-equilibrio”, ha detto il ricercatore Norman Yao pres­so l’Università della California a Berke­ley.

“Nell’ultimo mezzo secolo, abbiamo esplorato in dettaglio quelle situazioni di equilibrio, come i metalli ed isolan­ti. Invece stiamo solo ora iniziando ad esplorare un intero nuovo mondo della materia in non-equilibrio.”  Questa scoperta è così grande e fuori dall’ordinario che potrebbe effettiva­mente sembrare quasi fantascienza.

Per capire meglio cosa sono questi cri­stalli di tempo può essere utile ragio­nare nel seguente modo: pensate a cri­stalli normali, essi hanno una struttura atomica che si ripete nello spazio, come il reticolo di carbonio di un diamante, ma sono immobili perché sono in equi­librio nel loro stato fondamentale.

Di solito, quando un materiale è in uno stato fondamentale, noto anche come il “punto zero” dell’energia di un sistema, significa che il movimento dovrebbe te­oricamente essere impossibile perché ciò richiederebbe di consumare ener­gia.  Ma i cristalli temporali hanno una strut­tura che si ripete nel tempo, non solo nello spazio. E questo gli permette di mantenersi oscillanti nel loro stato fon­damentale.  È come se la loro materia e struttura fos­se creata da un ciclo temporale conti­nuo che si ripete. A prima vista sembra come se il cristallo tempo si possa muo­vere senza energia ma in realtà, viene creato. Per capire questo è necessario pensare in quattro dimensione.

Immaginate una gelatina – quando si tocca, essa oscilla ripetutamente. La stessa cosa accade, in quattro dimen­sioni, nei cristalli di tempo, ma la grande differenza è che il movimento avviene senza alcuna energia.  Un cristallo di tempo è come una ge­latina che oscilla costantemente nel suo stato naturale fondamentale, ed è questo che la rende una nuova forma di materia – la materia in non-equilibrio. Questi cristalli sono semplicemente in­capaci di rimanere statici e immutabili.  Yao e il suo team stanno sviluppando un progetto dettagliato che descrive esattamente come fare e misurare le proprietà di un cristallo di tempo, e an­che prevedere quali dovrebbero esse­re le varie fasi che circondano i cristalli di tempo. Questo significa che hanno mappato l’equivalente dei nostri tre sta­ti: liquido, gassoso e solido per questa nuova forma di materia. Sotto diversi campi magnetici e gli impulsi del laser, il cristallo il tempo avrebbe poi un cam­biamento di fase, proprio come un cu­betto di ghiaccio che si scioglie.