Ir al contenido principal

Logran, por primera vez, hallar un fermión de Majorana, la partícula que es su propia antipartícula


La búsqueda del fermión de Majorana ha durado 80 años - Archivo

El hallazgo de la «partícula ángel», como quiere llamarla su descubridor, pone fin a 80 años de intensa búsqueda de físicos de todo el mundo

En 1928, el físico Paul Dirac hizo una extrordinaria predicción: todas y cada una de las partículas fundamentales del Universo tienen una "antipartícula", un gemelo idéntico a ellas pero con carga eléctrica opuesta. De forma que, cuando una partícula se encuentra con su antipartícula, ambas se aniquilan, produciendo un breve destello de energía. Apenas unos años después, se descubrió la primera antipartícula de antimateria, el positrón (opuesta al electrón), y la antimateria pasó rápidamente a formar parte de la cultura popular.

Sin embargo, en 1937, otro físico brillante, Ettore Majorana, dio un nuevo giro a la situación al prededir que en el caso de las partículas conocidas como fermiones (entre las que se incluye el protón, el neutrón, el electrón, el neutrino y el quark), deberían existir partículas que fueran, además, sus propias antipartículas.

Ahora, ochenta años después, un equipo de físicos ha logrado encontrar la primera evidencia de que los "fermiones de Mejorana" existen realmente. El hallazgo se llevó a cabo después de una serie de experimentos con materiales exóticos en los laboratorios de la Universidad de California, en colaboración con científicos de la Universidd de Stanford. Los resultados de los experimentos, dirigidos por los profesores Jing Xia y Kang Wang, siguiendo paso a paso el plan elaborado por Shoucheng Zhang, de Stanford, acaban de publicarse en Science.

"Nuestro equipo predijo exactamente dónde encontrar el fermión de Majorana y qué se debe buscar como evidencia -explica Zhang-. Este descubrimiento da por terminada una de las búsquedas más intensas de la física fundamental, una que ha durado exactamente 80 años".

Para el físico, y a pesar de que el famoso fermión parece ser una cosa más teórica que práctica, su hallazgo podría tener implicaciones concretas a la hora de construir computadoras cuánticas más estables en el futuro.

Una señal clara y rotunda
El tipo concreto de partícula de Majorana observado por los investigadores es conocida como "fermión quiral", porque se mueve a lo largo de una ruta unidimensional y solo en una única dirección. Y a pesar de que los experimentos para sacarlo a la luz fueron extremadamente difíciles de concebir, preparar y llevar a cabo, la señal que produjeron fue clara y rotunda, según los investigadores.

"Esta investigación -afirma Tom Devereaux, director del laboratorio en el que Zhang es el investigador principal- marca un hito en este campo".

En su experimento, los investigadores apilaron, en una cámara de vacío previamente enfriada, finas membranas de dos materiales cuánticos (un superconductor y un aislante topológico magnético) y enviaron después una corriente eléctrica a través de ellas. La membrana superior era un superconductor, y la del fondo un aislante topológico, que conduce la corriente solo a través de su superficie o bordes, pero no a través de su centro. Juntando las membranas, los físicos obtuvieron un aislante topológico superconductor, donde los electrones corrían a lo largo de dos ejes sobre la superficie del material sin resistencia, como coches en una autopista.

Zhang tuvo la idea de "retocar" el aislante topológico añadiéndole una pequeña cantidad de material magnético, lo que hizo posible que los electrones fluyeran en un sentido a lo largo de uno de los bordes de la superficie y en el sentido contrario en el borde opuesto.

Entonces los investigadores hicieron un barrido sobre la membrana con un imán. Eso hizo que el flujo de electrones se ralentizara, se detuviera y cambiara de dirección. Esos cambios no fueron graduales, sino que se fueron produciendo en pasos abruptos y concretos, como los peldaños idénticos de una escalera.

En un cierto momento de este ciclo, las particulas de Majorana emergieron, surgiendo en parejas de la capa superconductora y moviéndose a lo largo de los bordes del aislante topológico, justo igual que los electrones. Un miembro de cada pareja fue desviado de su ruta, permitiendo así a los científicos medir con facilidad el flujo de partículas individuales que seguían avanzando. Igual que los electrones, también estas partículas se ralentizaron, se detuvieron y cambiaron de dirección, aunque en pasos que eran exactamente la mitad de altos que los de los electrones.

Esos "medios pasos" eran, precisamente, la evidencia que los investigadores andaban buscando.

Ordenadores cuánticos
Zhang cree que en un futuro lejano los fermiones de Mejorana podrían usarse para construir robustos ordenadores cuánticos que no se vean afectados por el ruido ambiente, que es uno de los mayores obstáculos para su desarrollo. De hecho, dado que cada Majorana es, esencialmente, media partícula subatómica, cada qubit de información podría ser almacenado en dos fermiones de Mejorana separados, reduciendo la posibilidad de que algo pudiera perturbarlos a ambos a la vez y perder así la información que llevan.

Por ahora, el físico se ha limitado a sugerir un nombre para el fermión Mejorana quiral que él y su equipo han logrado descubrir: la "partícula ángel", en referencia al best seller "Angeles y Demonios", en el que una hermandad secreta planea destruir el Vaticano con una bomba cuyo poder explosivo procede, precisamente, de la aniquilación de materia y antimateria. A diferencia del libro, asegura Zhang, en el mundo cuántico de los fermiones de Majorana solo hay ángeles, y no demonios.

FUENTE: ABC.ES

Comentarios

Entradas más populares de este blog

Avistamiento Ovni en Yucatán, en la vía Acanceh-Tecoh (México)

Muchos de los reportes de OVNIS son desde las carreteras. (Jorge Moreno/SIPSE)

Don Manuel relata las ocasiones en que vio Ovnis en las carreteras de Yucatán durante la noche.

Jorge Moreno/SIPSE

Tres personas me contactaron para informarme que por dos noches consecutivas (jueves 8 y viernes 9 de septiembre 2016) vieron Ovnis en la carretera del mundo maya, tramo Acanceh-Tecoh, es decir, a unos 25 kilómetros de Mérida.

Las descripciones de los tres reportes son similares, dos luces de color azul (separadas) que se siguen una a otra y por momento se alejan; no hacían ningún tipo de ruido, estaban a una distancia relativamente baja y la luz emitida era tenue, pero intermitente por momentos.

Las tres personas no se conocen entre sí, pero pasaron por ese sitio entre las nueve y las once de la noche, ese decir la aparición del Ovnis duró bastante tiempo.

Y aunque no dan más detalles al respecto (ya estamos investigando a través de nuestros corresponsales en esa zona), uno de ellos nos comen…

La Estación Espacial Internacional despliega un pequeño prototipo de ascensor espacial

Estación Espacial Internacional. Un módulo japonés de experimentación es capaz de lanzar minisatélites de forma barata - NASA

Ha lanzado un minisatélite que desplegará un cable de kevlar de 100 metros de longitud para probar la tecnología, y que también podría usarse para cazar basura espacial

En la imagen del día seleccionada por la NASA, la agencia espacial ha anunciado el reciente despliegue de un satélite japonés llamado STARS-C (de «Space Tethered Autonomous Robotic Satellite-Cube») desde la Estación Espacial Internacional (ISS, en inglés). La finalidad de este satélite será funcionar como un prototipo de varias tecnologías que podrían tener aplicación en el diseño de un ascensor espacial, capaz de transportar cargas hacia la órbita.

Cuando el satélite esté desplegado en cuestión de días, estará formado por dos pequeños cubos de apenas 10 centímetros unidos por un cable de kevlar de 100 metros de longitud. El conjunto apenas pesa 2,66 kilogramos.


Lanzamiento del pequeño satélite…

Los astrónomos descubren un nuevo tipo de galaxia

La mayoría de las galaxias son espirales, pero también hay formas elípticas o irregulares. El Hubble muestra la variedad en una pequeña porción del cielo, equivalente a la décima parte del diámetro de la luna, donde halló 10.000 galaxias - NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

Aseguran no haber visto una así nunca antes. Todo apunta a que es un objeto Hoag, unas galaxias donde un anillo rodea a un núcleo, pero que en este caso ha logrado acumular dos anillos

Si el Universo está poblado (como poco) por miles de millones de galaxias, y si cada una a su vez cobija a millones o a miles de millones de estrellas, ¿qué nos faltará aún por aprender? El astrónomo Edwin Hubble (que le da su nombre al famoso telescopio espacial) probablemente sentía vértigo cuando se planteaba esta pregunta, pero sus esfuerzos le permitieron clasificar las galaxias que observaba en cuatro grandes categorías. En función de su forma, las dividió en espirales (tienen forma de remolino, como la Vía Lácte…