En la década de los 40 el físico teórico Ettore
Majorana predijo que había partículas cargadas neutralmente que eran
indistinguibles de su propia antipartícula, hasta ahora nadie ha podido
observarlas en la naturaleza. Pero ahora un grupo
de científicos podrían haberlas creado en el laboratorio.
Un grupo de físicos la
Universidad Stanford en California, EE.UU. han creado un sistema de partículas
que se comporta como el tipo de materia que predijo Majorana. No sólo
proporciona pruebas experimentales de estos tipos únicos de partículas, sino
que podría tener aplicaciones en el futuro de la computación cuántica. Ellos
hicieron el descubrimiento haciendo que electrones fluyan en direcciones
opuestas a lo largo de los bordes de un emparedado de materiales
superconductores con el fin de crear pares de cuasipartículas.
La aplicación de un campo
magnético a estas parejas a medida que se comprimían a lo largo de ellas hizo
que se ralentizaran y cambiaran de dirección en distintas etapas, una
característica que fue explotada para detectar un tipo de comportamiento que
era una firma de las
partículas predichas por Majorana.
"Nuestro equipo predijo
exactamente dónde encontrar el fermión de Majorana y qué buscar como su firma
experimental", dijo
el investigador de Stanford, Shoucheng Zhang. Los científicos llamaron “Las
Partículas de Ángel” a su descubrimiento, en honor al libro de suspenso “Ángeles
y Demonios” de Dan Brown que habla de una bomba hecha de antimateria.
La antimateria, en términos
simples, se explica como: “para cada tipo de partícula fundamental en el
Universo hay el equivalente de un gemelo malo completo con una carga opuesta”.
Por ejemplo, el electrón cargado negativamente, tiene un positrón positivamente
cargado como su antipartícula.
Juntar las dos partículas hace
que cancelen la existencia del otro, causando una explosión intensa de
radiación gamma. Esa enorme cantidad de energía ha servido como combustible para
la imaginación en posibles armas de destrucción masiva o nuevos tipos de
motores para naves espaciales.
Las partículas y las
antipartículas también pueden funcionar al revés, naciendo juntas en una
concentración de energía como las que se encuentran dentro de los
colisionadores de partículas, que es como los físicos los estudian hoy en día.
Majorana también pensó que debía
haber partículas que fueran su propia antipartícula dentro de los fermiones, que
incluye cosas como electrones, neutrinos y los quarks que forman protones y
neutrones. Estas partículas de Majorana también podrían ser creadas como un
par, pero serían idénticas y no se eliminarían si se reunieran de nuevo. Los
fotones son buenos ejemplos de ser sus propias antipartículas, pero no son
fermiones.
Los neutrones, por otra parte,
serían grandes candidatos, ya que ya son neutrales. Pero desafortunadamente, si
los neutrones se juntan con anti-neutrones, se aniquilan entre sí.
Otro candidato interesante son
los diminutos neutrinos, los cuales no tienen masa. Dada la dificultad en
la detección de estas partículas fantasmales, todavía no está claro si
califican como fermiones de Majorana. Podría resultar que tales partículas
simplemente no existen en de manera natural el Universo.
Esto no quiere decir que estos
resultados no tengan nada que contribuir a la búsqueda de “reales” partículas de
Majorana. "… las analogías en la física han demostrado ser muy poderosas,
e incluso si se trata de cosas muy diferentes, diferentes procesos, tal vez
podamos usar uno para entender el otro. Tal vez descubriremos algo que también
es interesante para nosotros", dijo
el investigador Giorgio Gratta, también de Stanford.
Incluso si los resultados no
son impresionantes, la ingeniería del experimento en sí ha sido de interés para
los físicos. La tecnología podría utilizarse en el futuro como una manera de
reducir el riesgo de que una partícula en un ordenador cuántico pierda su
información. Una cuasi-antipartícula de respaldo podría ser precisamente que el
sistema sea más robusto.
El ganador del Premio Nobel
Frank Wilczek, que no participó en la investigación, elogió el ingenio del
equipo. "No es fundamentalmente sorprendente, porque los físicos han
pensado durante mucho tiempo que los fermiones de Majorana podría surgir de los
tipos de materiales utilizados en este experimento", dice
Wilczek.
"Pero juntaron varios
elementos que nunca antes habían sido reunidos, y que se hayan creado cosas para
que este nuevo tipo de partícula cuántica se pueda observar de una manera
limpia y robusta es un verdadero hito", finalizó.
FUENTES: SCIENCEALERT,
MOTHERBOARD
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