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Descubren un estado de la materia desconocido hasta ahora y oculto en el mundo cuántico
Descubren un estado de la materia desconocido hasta ahora y oculto en el mundo cuántico
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Conocemos los estados de la materia que encontramos a diario, como el sólido, el líquido y el gaseoso, pero en condiciones más exóticas y extremas pueden... 24.06.2023, Sputnik Mundo
2023-06-24T19:44+0000
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Los estados de la materia definen la forma en que las partículas interactúan entre sí, dando lugar a estructuras y comportamientos diversos. El universo cuántico ofrece a las partículas formas de interacción aún más extraña, que permiten comportamientos únicos mejor descritos en términos de posibilidad y energía.Los investigadores descubrieron el nuevo estado a través de un sistema cuántico frustrado. De acuerdo con un estudio publicado en la revista Nature, se trata de un sistema con restricciones incorporadas que impiden que las partículas interactúen como lo harían normalmente (de ahí la frustración). Estas limitaciones, y la frustración resultante, pueden dar lugar a resultados muy interesantes para los científicos. En este caso, los físicos se centraron en los electrones y utilizaron la analogía de un juego para explicar lo que ocurre.Según explica el físico teórico de la materia condensada Tigran Sedrakyan, de la Universidad de Massachusetts Amherst, "es como un juego de sillas musicales diseñado para frustrar a los electrones".El sistema que montaron los investigadores era un dispositivo semiconductor con dos capas: una superior abundante en electrones y otra inferior con muchos huecos disponibles, a donde los electrones pueden desplazarse de forma natural, y el punto de todo era que no había suficientes huecos para todos los electrones. Aunque este tipo de sistema sigue siendo difícil de observar, el equipo utilizó un campo magnético ultrafuerte para medir cómo se movían los electrones, revelando la primera prueba del nuevo estado "bose-líquido quiral".Comentando el experimento, el físico Lingjie Du, de la Universidad de Nanjing, China, destacó que en el borde de la bicapa semiconductora, los electrones y los huecos se mueven a la misma velocidad."Esto da lugar a un movimiento espiralado, que puede ser modulado adicionalmente por campos magnéticos externos, ya que, a campos más altos, los canales de electrones y huecos se separan gradualmente", profundizó el investigador chino.Este nuevo estado reveló algunas propiedades bastante interesantes. Por ejemplo, los electrones se congelan en un patrón predecible y una dirección de espín fija en el cero absoluto, y no pueden ser interferidos por otras partículas o campos magnéticos. Esta estabilidad podría tener aplicaciones en sistemas de almacenamiento digital a nivel cuántico.Además, las partículas externas que afectan a un electrón pueden influenciar a todos los electrones del sistema, gracias a un entrelazamiento cuántico de alcance relativamente largo. Los analistas comparan este efecto con el billar: es como estrellar una bola contra un grupo de bolas y que todas ellas se muevan en la misma dirección, lo que supone un hallazgo que podría ser muy útil en la práctica.Aunque el descubrimiento de esta nueva forma de materia se trata de física de muy alto nivel, cada hallazgo de este tipo —estas peculiaridades y casos extremos que ocurren fuera de los límites de las interacciones comunes entre partículas— nos acerca a una comprensión completa de nuestro mundo, concluyen los investigadores.
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física cuántica, electrones, materia, nature, partículas elementales
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Descubren un estado de la materia desconocido hasta ahora y oculto en el mundo cuántico
Conocemos los estados de la materia que encontramos a diario, como el sólido, el líquido y el gaseoso, pero en condiciones más exóticas y extremas pueden aparecer nuevos estados, y científicos de China y de EEUU acaban de descubrir uno, bautizándolo "estado líquido de bose quiral".
Los estados de la materia definen la forma en que las partículas interactúan entre sí, dando lugar a estructuras y comportamientos diversos. El universo cuántico ofrece a las partículas formas de interacción aún más extraña, que permiten comportamientos únicos mejor descritos en términos de posibilidad y energía.
Los investigadores descubrieron el nuevo estado a través de un sistema cuántico frustrado. De acuerdo con un estudio publicado en la revista
Nature, se trata de un sistema con restricciones incorporadas que impiden que
las partículas interactúen como
lo harían normalmente (de ahí la frustración).
Estas limitaciones, y la frustración resultante, pueden dar lugar a resultados muy interesantes para los científicos. En este caso, los físicos se centraron en los electrones y utilizaron la analogía de un juego para explicar lo que ocurre.
Según explica el físico teórico de la materia condensada Tigran Sedrakyan, de la Universidad de Massachusetts Amherst, "es como un juego de sillas musicales diseñado para frustrar a los electrones".
"En lugar de que cada electrón tenga una silla a la que sentarse, ahora deben 'pelearse' entre sí y tienen muchas posibilidades en cuanto a dónde sentarse", metaforiza el científico.
El sistema que montaron los investigadores era un dispositivo semiconductor con dos capas: una superior abundante en electrones y otra inferior con muchos huecos disponibles, a donde los electrones pueden desplazarse de forma natural, y el punto de todo era que no había suficientes huecos para todos los electrones.
Aunque este tipo de sistema sigue siendo difícil de observar, el equipo utilizó un campo magnético ultrafuerte para medir cómo se movían los electrones, revelando la primera prueba del nuevo estado "bose-líquido quiral".
Comentando el experimento, el físico Lingjie Du, de la Universidad de Nanjing, China, destacó que en el borde de la bicapa semiconductora, los electrones y los huecos se mueven a la misma velocidad.
"Esto da lugar a un movimiento
espiralado, que puede ser modulado adicionalmente por
campos magnéticos externos, ya que, a campos más altos, los canales de electrones y huecos se separan gradualmente", profundizó el investigador chino.
Este nuevo estado
reveló algunas propiedades bastante interesantes. Por ejemplo, los electrones se congelan en un patrón predecible y una dirección de espín fija en el cero absoluto, y
no pueden ser interferidos por otras partículas o campos magnéticos. Esta estabilidad podría tener aplicaciones en sistemas de almacenamiento digital a nivel cuántico.
14 de noviembre 2022, 15:06 GMT
Además, las partículas externas que afectan a un electrón pueden influenciar a todos los electrones del sistema, gracias a un entrelazamiento cuántico de alcance relativamente largo. Los analistas comparan este efecto con el billar: es como estrellar una bola contra un grupo de bolas y que todas ellas se muevan en la misma dirección, lo que supone un hallazgo que podría ser muy útil en la práctica.
Aunque el descubrimiento de esta nueva
forma de materia se trata de física de muy alto nivel, cada hallazgo de este tipo —estas peculiaridades y casos extremos que ocurren fuera de los límites de las interacciones comunes entre partículas— nos acerca a
una comprensión completa de nuestro mundo, concluyen los investigadores.
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