La imagen muestra átomos fríos (en amarillo) en un resonador óptico en camino a formar un cristal de tiempo. Crédito:Universidad de Hamburgo
Investigadores del Instituto de Física Láser de la Universität Hamburg han logrado por primera vez realizar un cristal de tiempo que rompe espontáneamente la simetría de traducción de tiempo continuo. Reportan su observación en un estudio publicado en línea por la revista Science el jueves, 9 junio, 2022.
La idea de un cristal del tiempo se remonta al premio Nobel Franck Wilczek, quien fue el primero en proponer el fenómeno. Similar al agua que se convierte espontáneamente en hielo alrededor del punto de congelación, rompiendo así la simetría de traducción del sistema, la simetría de traducción del tiempo en un sistema dinámico de muchos cuerpos se rompe espontáneamente cuando se forma un cristal de tiempo.
En los últimos años, los investigadores ya han observado cristales de tiempo discretos o Floquet en sistemas cuánticos cerrados y abiertos activados periódicamente. "Sin embargo, en todos los experimentos anteriores, la simetría de traducción de tiempo continuo se rompe por un impulso periódico de tiempo", dice el Dr. Hans Keßler del grupo del Prof. Andreas Hemmerich en el Cluster of Excellence CUI:Advanced Imaging of Matter. "El desafío para nosotros fue crear un sistema que rompa espontáneamente la simetría de traducción de tiempo continuo".
Uso de un condensado de Bose-Einstein dentro de una cavidad óptica de gran finura
En su experimento, los científicos utilizaron un condensado de Bose-Einstein dentro de una cavidad óptica de gran finura. Usando una bomba independiente del tiempo, observaron una fase de ciclo límite que se caracteriza por oscilaciones periódicas emergentes del número de fotones dentro de la cavidad acompañadas por el ciclo de densidad atómica a través de patrones recurrentes.
Descubrieron que la fase de tiempo de las oscilaciones toma valores aleatorios entre 0 y 2π, como se esperaba para la simetría continua rota espontáneamente. Al identificar el área de estabilidad en el espacio de parámetros relevante y mostrar la persistencia de las oscilaciones del ciclo límite incluso en presencia de fuertes perturbaciones temporales, los investigadores demostraron la solidez de la fase dinámica. La primera realización experimental de un cristal de tiempo disipativo
