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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