martes, 28 de febrero de 2012

La búsqueda de peculiares partículas cuánticas pudo haber encontrado oro

La evidencia de esquivos fermiones de Majorana aumenta las posibilidades de los ordenadores cuánticos. Créditos: Nature.

Entrar en la nanociencia es hablar del pionero Leo Kouwenhoven quien tuvo una presentación en la reunión de la Sociedad Americana de Física de marzo en Boston, Massachusetts. El rumor en el pasillo era que el grupo Kouwenhoven, con sede en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, podría haber derrotado a varios equipos que compiten en la física del estado sólido -y la comunidad de físicos de altas energías- logrando una meta para muchos anhelados, la detección de los fermiones de Majorana, una misteriosa partícula que puede tener aplicaciones en la computación cuántica.

Kouwenhoven no decepciona. "¿Hemos visto fermiones de Majorana? Yo diría que es un cauteloso sí", concluyó al final de una presentación de datos pesados.

Las partículas cuánticas pueden ser de dos tipos, fermiones y bosones. Mientras que los bosones pueden ser sus propias antipartículas, es decir que pueden aniquilarse mutuamente con un destello de energía, los fermiones por lo general tienen antipartículas diferentes, por ejemplo, la antipartícula del electrón es el positrón de carga positiva. Pero en 1937 el físico italiano Ettore Majorana adapto las ecuaciones que el inglés Paul Dirac había utilizado para describir el comportamiento de los fermiones y bosones para con ello predecir la existencia de un tipo de fermiones que era su propia antipartícula. En las últimas décadas los físicos de partículas han tratado de observar fermiones de Majorana en la naturaleza y después de 2008 los físicos de materia condensada comenzaron a considerar maneras en que podrían formarse a partir de la conducta colectiva de los electrones en los materiales en estado sólido, en concreto en las superficies puestas en contacto con los superconductores o en un alambres de una dimensión.

Aparatos Kouwenhoven trabajan a lo largo de las últimas líneas. Con su grupo, han formado nanocables de indio y antimoniuro conectados en un circuito con un contacto de oro en un extremo y del otro un superconductor y se expone a un campo de moderada fuerza magnética. Las mediciones de la conductancia de los nanocables mostraron un pico a un voltaje cero que es consistente con la formación de un par de partículas de Majorana, uno en cada extremo de la región del nanocable contactado por el superconductor. Como una comprobación de validez, el grupo varió la orientación del campo magnético y comprobo que el pico provenía como era de esperar de los fermiones de Majorana.

Mientras que otros grupos han informado anteriormente evidencia circunstancial de la aparición de fermiones de Majorana en materiales sólidos, el físico de Harvard Jay Sau, quien asistió a la charla de Kouwenhoven, dice que esta es una medida directa. "Creo que este es el experimento más prometedor de futuro, sin embargo, añade "Sería difícil argumentar que no son fermiones de Majorana".

Múltiples esquemas han propuesto que los fermiones de Majorana actuarían como los bits en ordenadores cuánticos, aunque Sau advierte que no está claro si los creados por Kouwenhoven tendrán la duración suficiente como para ser utilizados de esta manera.

Si el resultado del grupo de Delft se sostiene, no sólo marca un golpe impresionante dentro de la física de estado sólido, pero lo hace por delante de otros enfoques para la creación de fermiones de Majorana. Por ejemplo, el neutralino, una partícula hipotética supersimétrica que podría ser responsable de parte o la totalidad de la materia oscura del Universo, se cree que es un fermión de Majorana. Algunos modelos sugieren que los neutralinos podrían ser producidos por el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN cerca de Ginebra, Suiza.

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