¿Sabías que… demuestran la existencia de un nuevo estado cuántico de la materia?

Un equipo internacional de investigadores ha observado la “huella digital” de un nuevo y misterioso estado cuántico de la materia en un material de dos dimensiones, en el que los electrones se rompen en partes.

El estado, predicho hace 40 años, es conocido como espín líquido cuántico, y hace que los electrones -pensados para ser bloques de construcción indivisibles de la naturaleza- se rompan en pedazos.

Los investigadores, entre ellos físicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), midieron las primeras huellas de estas partículas fraccionadas, conocidas como fermiones de Majorana, en un material de dos dimensiones con una estructura similar al grafeno. Sus resultados experimentales coincidieron con uno de los principales modelos teóricos del espín líquido cuántico, conocido como modelo Kitaev. Los resultados se presentan en la revista Nature Materials.

Los espines líquidos cuánticos son misteriosos estados de la materia que se cree que se esconden en ciertos materiales magnéticos, pero no se habían visto de manera concluyente en la naturaleza.

La observación de una de sus propiedades más intrigantes -la división o fraccionalización de electrones- en materiales reales es un gran avance. Los fermiones de Majorana resultantes pueden ser utilizados como bloques de construcción de ordenadores cuánticos.

“Este es un nuevo estado cuántico de la materia, que había sido predicho, pero no se había visto”, resalta Johannes Knolle, del Laboratorio Cavendish de Cambridge, uno de los co-autores del artículo.

En un material magnético típico, los electrones se comportan como diminutos imanes de barra. Y cuando un material se enfría a una temperatura suficientemente baja, los imanes se auto-ordenan de manera que todos los polos magnéticos norte apuntan en la misma dirección, por ejemplo.

Pero en un material que contiene un estado espín líquido cuántico, incluso si se enfría hasta el cero absoluto, los imanes de barra se alinean pero forman una sopa enredada provocada por las fluctuaciones cuánticas.

noviembre 15, 2019