Descubren nuevo estado de la materia en material bidimensional

Hace aproximadamente cuatro décadas, los físicos teóricos hicieron una previsión: en determinadas condiciones, un nuevo estado cuántico de la materia podría ser observado, el “quantum spin liquid”. Empleando alfa tricloruro de rutenio, o a-RuCl3, un material que forma una estructura de dos dimensiones en forma de colmena, los físicos observaron este nuevo estado, que incluye electrones fraccionados.

quantum spin liquid

Genevieve Martin, Laboratorio Nacional Oak Ridge

¿Qué es ese relajo de “electrones fraccionados”? ¿Estás de acuerdo con que las partículas fundamentales no se pueden partir por la mitad, verdad? Bueno, sí y no. Para comprender el tema de los electrones fraccionados, primero es necesario entender que se tratan de fermiones de Majorana.

En el año de 1937, un físico italiano llamado Ettore Majorana predijo la existencia de partículas virtuales con propiedades extrañas: los fermiones de Majorana que tienen, entre otras características, las de ser su propia antipartícula.

Entonces, ¿qué tienen que ver los fermiones de Majorana con el “quantum spin liquid”? Cada electrón posee una característica, su spin, que solo tiene dos posiciones posibles, “up” y “down”. En algunos estados de la materia, estos spins se alinean a la perfección, apuntando todos en la misma dirección.

La forma más sencilla de llegar a ese estado de spins alineados es enfriando el material. Entre más frío, más alineados se vuelven los spins. Pero en un “quantum spin liquid”, no existe tal alineación y los electrones se mantienen en un estado desordenado – como sucede con un líquido. De ahí el nombre.

En este revoltijo, no solo los spins apuntan en distintas direcciones, sino que también interactúan unos con otros. Esto hace que los electrones se comporten como fracciones de electrones. De forma más específica, se comportan como como extrañas cuasipartículas, los famosos fermiones de Majorana.

ettore_majorana

Ettore Majorana, Wikimedia Commons.

Volviendo al experimento, para observar los fermiones de Majorana, los científicos bombardearon con neutrones una muestra de polvo de alfa tricloruro de rutenio, y observaron el patrón formado por los neutrones esparcidos por el material.

Un imán normal crearía una imagen con líneas distintas y bien definidas, pero un “quantum spin liquid” debería presentar otra forma, repleta de irregularidades, que es precisamente lo que se vio.

Los científicos esperan que este nuevo estado de la materia pueda utilizarse para acelerar la producción de computadoras cuánticas. El trabajo se publicó en la revista Nature Materials.

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  • maquinangel Abr 8, 2016

    No se dejan de descubrir cosas nuevas, Muy interesante.

  • Nelson Jimenez Abr 12, 2016

    Luego la inteligencia artificial y adiós humanidad, la soberbia humana no tiene límite, se cree un dios.

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