tiempo de relajación

Un escultor mira un bloque de mármol y ve en él la figura que debe liberar del exceso. En lugar de añadir arcilla, quita todo lo que no pertenece a la forma. Por un camino similar han ido los autores de un nuevo trabajo sobre resonancia magnética: no han complicado el modelo del tejido añadiendo más y más detalles, sino que, al contrario, han eliminado lo superfluo para revelar la esencia.

Una partícula está en un pozo de energía, como un guisante en un hoyuelo. Para salir, necesita superar una barrera, y normalmente eso ocurre rara vez: cuanto más alta es la barrera, más hay que esperar. La ley de Arrhenius dice que el tiempo de espera crece exponencialmente, es decir, duplicar la altura de la barrera aumenta el tiempo cientos de veces.

Una cuerda tensa suena más agudo si se estira con más fuerza. De manera similar se comporta la magnetización en un antiferromagneto: cuanto más intenso es el campo externo, más rápido oscila. Pero en el cristal de óxido de cromo algo no salió como se esperaba.

Un intérprete en una sala abarrotada intenta distinguir el discurso de una persona, pero escucha el murmullo de cientos de voces. Una molécula que almacena información cuántica en su espín se encuentra en una situación similar: su espín está rodeado por el temblor térmico de los átomos, y es precisamente ese temblor el que borra gradualmente la memoria.

El cristal PbCuTe₂O₆ se asemeja a una telaraña tridimensional de cobre, telurio y oxígeno. En su interior, los momentos magnéticos (pequeñas flechas asociadas a los espines de los electrones) están entrelazados de tal manera que no pueden alinearse en un orden convencional ni siquiera cerca del cero absoluto.

Un automóvil con un solo ajuste de suspensión para todas las ruedas: en asfalto liso va suave, pero en camino de tierra tiembla. Así están hechas aproximadamente las modernas simulaciones computacionales de fluidos y gases: todas las perturbaciones, desde grandes remolinos hasta pequeñas ondulaciones, se calman con un único "freno".

Un corredor va por detrás del líder, pero llega primero a la meta. En el mundo cuántico, esta proeza la realizó un sistema de espines nucleares — las diminutas agujas magnéticas de los átomos de carbono-13 en un diamante.

En la sustancia blanca del cerebro, la señal viaja por los axones, largas prolongaciones de las neuronas envueltas en una vaina de mielina aislante. El agua llena el espacio dentro de los axones y también el exterior, en los estrechos intersticios entre las fibras.

Justo después del Big Bang, en el caldero burbujeante del universo en enfriamiento, como en un vidrio que se solidifica de forma desigual, surgieron tensiones: las más finas grietas de la realidad, las cuerdas cósmicas.

La corriente eléctrica en un cable se parece a una multitud apresurándose por un pasillo. Normalmente, cada persona choca con las paredes y pierde velocidad casi al instante — eso es la resistencia eléctrica.

Dos corrientes rápidas de partículas cargadas chocan — y las líneas de campo magnético comienzan a romperse y reconectarse. Este proceso alimenta las erupciones solares y las auroras boreales. Usualmente se pensaba que todas las partículas se comportan igual, como balas de un mismo rifle.

Para mirar dentro del músculo, se irradia con ondas de radio en un campo magnético intenso — así funciona la resonancia magnética.

Los pequeños imanes dentro de los átomos —los espines nucleares— pueden "congelarse" durante largos minutos en un cristal frío. Esto dificulta el ajuste rápido de los sensores cuánticos: todo tarda demasiado en alcanzar el estado deseado. Los físicos han encontrado una manera de impulsarlos con luz.

380 mil años después del Big Bang, el universo se enfrió lo suficiente para que los electrones y protones se unieran por primera vez formando hidrógeno neutro. Aunque este evento se llama recombinación, en realidad fue el primer encuentro: hasta entonces, el calor impedía que las partículas se aglutinaran.

Una molécula diminuta, formada por apenas unos pocos átomos, puede comportarse como un imán permanente. Se magnetiza y no tiene prisa por desmagnetizarse, incluso cuando se retira el campo externo. Estas moléculas se denominan imanes moleculares individuales y despiertan el interés de los científicos como posible base para el almacenamiento de información de altísima densidad.

Un diminuto diamante flota en el aire, sostenido por un campo eléctrico, como una mota de polvo en un rayo de luz. En su interior se esconden defectos: lugares donde un átomo de carbono es reemplazado por nitrógeno y, junto a él, hay un hueco.

El electrón se parece a un diminuto trompo: gira constantemente. Esta propiedad se llama espín y es crucial para las tecnologías cuánticas. Pero en condiciones normales, el entorno interrumpe rápidamente el giro, como la arena sobre una superficie hace tropezar al trompo.

Si calientas un cristal, sus átomos empiezan a vibrar con más fuerza, como cuerdas tensadas más o menos. En el cristal LaCoO3 (un compuesto de lantano, cobalto y oxígeno), al calentarlo de 2 a 650 K ocurren dos reorganizaciones importantes: alrededor de 100 K cambia el estado magnético de los iones de cobalto, y alrededor de 550 K el material pasa de aislante a…

Una pizca de polvo de diamante en un vaso de líquido actúa como cientos de diminutas brújulas magnéticas. Cuando aparecen cerca moléculas con electrones desapareados (llamadas paramagnéticas), las agujas de esas brújulas comienzan a temblar. Ese temblor permite saber qué molécula es y cuánta hay.

Un ordenador cuántico es como una orquesta en la que cada músico debe tocar con una precisión de una milmillonésima de segundo. Si un instrumento se desafina, toda la sinfonía se derrumba. Por eso, los científicos observaron durante un año entero 27 qubits, las celdas más simples de memoria cuántica.

Una multitud en una estación de metro se mueve más lenta que los individuos: cada uno estorba al vecino. Algo parecido ocurre en una nube densa de átomos magnéticos que se transfieren energía entre sí. Antes se pensaba que la velocidad de transferencia dependía solo de las propiedades de los propios átomos.

La estrella de neutrones 1E 161348-5055 en el resto de supernova RCW 103 pulsa con un período de 6,67 horas. Esto es muy lento para un objeto tan compacto, y los astrónomos no podían entender qué estaba sucediendo. Sugirieron que la estrella no es una esfera perfecta, sino ligeramente achatada, y que su eje de rotación se bambolea lentamente, como el de una peonza lanzada.

Una brújula magnética en un tubo de ensayo suena a truco de magia, pero es física pura. En una solución de fumarato (una sal del ácido málico), los núcleos de carbono-13 se comportan como pequeñas peonzas.

En el cristal de silicio del que se fabrican los microchips, a veces se encuentra un átomo extraño, por ejemplo, magnesio. Se comporta como un pequeño imán con varias 'posiciones de la aguja'. Si se ilumina el cristal con un destello breve, el átomo se excita por un instante y luego regresa a su estado original. Pero no lo hace de inmediato, sino con un retraso.