Cuando enfríes agua líquida, cristaliza en hielo. Considere un balde lleno de agua, por ejemplo. Cuando el agua es líquida, las moléculas de agua pueden estar en cualquier lugar dentro del balde. En este sentido, cada punto dentro del cubo es equivalente. Una vez que el agua se congela, sin embargo, las moléculas de agua ocupan posiciones bien definidas en el espacio. Por lo tanto, ya no todos los puntos dentro del cubo son equivalentes. Los físicos se refieren a este fenómeno como ruptura espontánea de la simetría. Aquí la simetría de traslación en el espacio se rompe por la formación del cristal.

¿Es posible que los cristales se formen en el tiempo en lugar del espacio? Si bien parece una noción extravagante, resulta que un cristal del tiempo puede emerger cuando un sistema físico de muchas partículas que interactúan es impulsado periódicamente. La característica definitoria de un cristal de tiempo es que un observable macroscópico, como la corriente eléctrica en un sólido, oscila a una frecuencia menor que la frecuencia de excitación.

Hasta aquí, Los cristales de tiempo se han realizado en sistemas de modelos artificiales. Pero ahora, ¿qué pasa con los sistemas reales? Una pieza de un superconductor de alta temperatura es un sistema tan real; puede comprarlo en línea. No es mucho para mirar con su pardusco, color oxidado. Sin embargo, su flujo de electrones sin fricción a temperaturas de hasta 100 K (-173 ° C) constituye uno de los fenómenos más espectaculares de la ciencia de los materiales.

"Proponemos convertir un superconductor de alta temperatura en un cristal de tiempo al iluminarlo con un láser, "explica el primer autor Guido Homann del Departamento de Física de la Universität Hamburg. La frecuencia del láser debe ajustarse a la resonancia de la suma de dos excitaciones fundamentales del material. Una de estas excitaciones es el modo de Higgs esquivo, que está relacionado conceptualmente con el bosón de Higgs en la física de partículas. La otra excitación es el modo plasma, correspondiente a un movimiento oscilatorio de pares de electrones, que son responsables de la superconductividad.

Coautor Dr. Jayson Cosme de la Universität Hamburg, ahora Universidad de Filipinas, agrega que "la creación de un cristal de tiempo en un superconductor de alta temperatura es un paso importante porque establece esta genuina fase dinámica de la materia en el dominio de la física del estado sólido". Controlar los sólidos mediante la luz no solo es fascinante desde una perspectiva científica, sino también tecnológicamente relevante, como lo enfatizó el líder del grupo, el Prof. Dr. Ludwig Mathey. "El objetivo final de nuestra investigación es diseñar materiales cuánticos bajo demanda". Con su novedosa propuesta, este fascinante esfuerzo ahora avanza hacia estados dinámicos de la materia, en lugar de los habituales estados estáticos de la materia, al diseñar una estrategia para diseñar cristales de tiempo en lugar de cristales normales, que abre una nueva y sorprendente dirección de diseño de materiales.