Ciencia

¡Increíble descubrimiento! Los excitones fraccionarios podrían revolucionar nuestra comprensión del mundo cuántico

2025-01-08

Autor: José

Las partículasy subatómicas desafían constantemente nuestra comprensión de las leyes físicas. En una serie de experimentos sorprendentes sobre fotones y cuasipartículas, se han observado fenómenos que parecen sacados de una película de ciencia ficción: partículas que existen en múltiples lugares al mismo tiempo, otras que atraviesan barreras infranqueables, y algunas que se comunican instantáneamente a través de vastas distancias.

Recientemente, un equipo de físicos de la Universidad de Brown ha hecho un hallazgo extraordinario que podría cambiar para siempre el campo de la física cuántica. En un estudio publicado en la prestigiosa revista Nature, estos científicos han presentado una nueva clase de partículas cuánticas que han denominado "excitones fraccionarios". Estos excitones desafían las categorías tradicionales de la física de partículas y tienen un comportamiento inesperado que podría ampliar nuestras fronteras en el entendimiento cuántico.

"Este descubrimiento revela una clase completamente nueva de partículas que carecen de carga global y siguen estadísticas cuánticas únicas," señala Jia Li, profesor asociado de Física. "Lo más emocionante es que su existencia puede abrir nuevas fases cuánticas de la materia y proporcionar nuevas perspectivas para la investigación que profundizan nuestra comprensión de la física fundamental. ¡Imagina cómo esto podría impactar el desarrollo de la computación cuántica!".

La investigación se centra en el fenómeno conocido como el efecto Hall cuántico fraccionario, que se deriva del clásico efecto Hall. Este fenómeno ocurre cuando un campo magnético es aplicado a un material con corriente eléctrica, generando un voltaje lateral. En su versión cuántica, este efecto se manifiesta a temperaturas extremadamente bajas y con intensos campos magnéticos, produciendo una tensión lateral en saltos discretos. Sin embargo, lo sorprendente del efecto Hall cuántico fraccionario es que esos saltos se producen en cantidades fraccionarias, lo que significa que transportan una fracción de la carga de un electrón.

En sus experimentos, los investigadores crearon una sofisticada estructura con dos capas de grafeno, separadas por un cristal aislante de nitruro de boro hexagonal. Esta disposición les permitió controlar con precisión el movimiento de las cargas eléctricas y generar excitones, que son el resultado de la combinación de un electrón y la ausencia de otro (llamada un hueco). Al aplicar poderosos campos magnéticos, millones de veces más intensos que los de la Tierra, el equipo pudo observar los nuevos excitones fraccionarios, los cuales exhibían comportamientos inusuales y sorprendentes.

Con el descubrimiento de los excitones fraccionarios, se plantean interrogantes sobre su clasificación en el conocido Modelo Estándar de las partículas: bosones y fermiones. Mientras que los bosones pueden compartir estados cuánticos, los fermiones se rigen por el principio de exclusión de Pauli. De manera fascinante, los excitones fraccionarios no se ajustaban claramente a estas categorías, mostrando propiedades tanto de bosones como de fermiones, lo que sugiere que podrían ser un híbrido de ambos...