Uno de los conceptos fundamentales que se nos inculcan desde los primeros años de educación es el estudio de los estados de la materia. A través de variados ejemplos que buscan facilitar la comprensión del ciclo hidrológico y los distintos estados que la materia puede adoptar.
Los diferentes estados de la materia
La materia exhibe tres modalidades distintas de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Dadas las condiciones predominantes en la superficie terrestre, solo ciertas sustancias tienen la capacidad de encontrarse de manera natural en estos tres estados.
Un ejemplo ilustrativo de esto es el agua. La gran mayoría de las sustancias se manifiestan en un estado específico de manera más común.
No obstante, un equipo de científicos ha logrado identificar un estado inédito de la materia. Si bien en la contemporaneidad, en contextos de condiciones extremas o en instalaciones de laboratorio, han surgido estados adicionales como el plasma o los condensados de Bose-Einstein.
Este descubrimiento ha sido logrado por un grupo encabezado por el profesor Tigran Sedrakyan, quien imparte clases en la Universidad de Massachusetts. Los resultados de este impactante estudio han sido detallados en un artículo publicado en la prestigiosa revista Nature.
Como parte de su estudio, el equipo dirigido por Tigran Sedrakyan concibió lo que han denominado una “máquina de contrariedad”.
Esta máquina consiste en un dispositivo semiconductor de doble capa. La capa superior está saturada de electrones capaces de moverse con libertad, mientras que la capa inferior presenta vacantes o “agujeros” que podrían ser ocupados por electrones errantes.
Un gran descubrimiento
La interacción entre ambas capas emula una dinámica interatómica. Sin embargo, la capa interna fue diseñada de manera que no coincidiera en número entre agujeros y electrones. De haberlo hecho, las partículas habrían adoptado un comportamiento predecible, cada una acomodándose en un hueco correspondiente.
Mediante la limitación de sitios disponibles para los electrones, se genera una disparidad local. Según explica Sedrakyan, es análogo a un juego de sillas concebido para desconcertar a los electrones. En lugar de contar con una silla individual disponible para cada electrón, ahora se ven compelidos a competir por múltiples opciones donde “sentarse” y ubicarse.
“En estas franjas, uno se topa con estados cuánticos de la materia… y son considerablemente más extravagantes que los tres estados clásicos que se cruzan en nuestra vida cotidiana”, comparte el investigador principal del estudio.
Bose quiral, el nuevo estado de la materia
Los científicos han designado a este nuevo estado como “Bose quiral”, el cual posee una serie de características singulares.
Una de las cualidades que más asombra en este estado es que, al enfriar la materia cuántica en un estado quiral hasta alcanzar el cero absoluto, los electrones se solidifican en un patrón previsible, mientras que las partículas emergentes de carga neutra en este estado girarán en dirección horaria o antihoraria.
Incluso si una de estas partículas choca con otra o se introduce un campo magnético, su giro permanece inalterable: esto se muestra sorprendentemente resistente e incluso puede aprovecharse para codificar datos digitales con una notable tolerancia a fallos.
Otra particularidad que ha desconcertado a los investigadores es que, cuando las partículas externas colisionan con las partículas internas en el estado de borde quiral, no solo se ve afectada la partícula con la que se produce el choque, sino que todas las partículas se ven impactadas en conjunto.
Este fenómeno se origina por el entrelazamiento de largo alcance presente en este intrincado sistema cuántico.
