Partículas que son sus peores enemigas

Escrito por Kanijo en Fí­sicaMaterialesTecnologí­a, tags: 

Un dispositivo superconductor recientemente propuesto podría llevar a la primera observación de partículas que son sus propias antipartículas.
La materia que forma el universo consta de partículas tales como electrones y protones, así como sus homólogos conocidos como antipartículas. Partículas y antipartículas, no obstante, se aniquilan entre sí en un intenso estallido de energía. Sin embargo, el físico italiano Ettore Majorana propuso que podrían existir algunas partículas que son sus propias antipartículas, aunque los físicos aún tienen que observarlas.

Investigadores del Instituto de Ciencia Avanzada de RIKEN en Wako han propuesto ahora un esquema donde las partículas de Majorana podrían no sólo ser observadas por primera vez, sino también manipuladas1. La observación ocurriría en un material convencional en lugar de en el espacio. “Nuestro objetivo principal es encontrar una plataforma donde pueda demostrarse la existencia de fermiones de Majorana “, explica el miembro del equipo Shigeki Onoda. “Y más allá de eso, proponemos pasos concretos hacia el control de varias partículas de Majorana”.
En algunos raros materiales, se ha predicho que existen excitaciones energéticas que recuerdan a las partículas de Majorana. Una clase de estos materiales se conoce como aislantes topológicos, en la superficie de los cuales los electrones pueden viajar casi sin perturbaciones. En los aislantes topológicos que también son superconductores, se predice la existencia de partículas de Majorana en presencia de campos magnéticos. Estas partículas de Majorana pueden verse como excitaciones electrónicas que corren alrededor de las líneas de campo magnético.
El dispositivo propuesto por Onoda y sus colegas ofrece un control deliberado sobre las partículas de Majorana dentro de un aislante topológico que esperan que las haga accesibles a los experimentos. Su dispositivo consta de una superficie de un aislante topológico superconductor unido a dos secciones magnéticas (Figura 1). Los campos magnéticos de los dos imanes apuntan en direcciones opuestas. Los investigadores predicen que, a lo largo de la interfaz entre los dos imanes, se forma una cadena periódica de líneas de campo magnético en el aislante topológico superconductor. Cada una de esas líneas de campo magnético podrían acomodar una partícula de Majorana.
Una vez que se demuestre su existencia, las partículas de Majorana podrían también permitir nuevas formas extremadamente estables de computación basada en la física cuántica, dice Onoda. “Siempre que las partículas de Majorana estén bien separadas, la información codificada en estos estados sería robusta ante las perturbaciones locales”.
Mientras tanto, sin embargo, tales esquemas de computacíón cuántica deben seguir siendo teóricos. Aunque la idea más extendida es que existen, los aislantes topológicos superconductores, por ahora, existen sólo en la teoría. Una vez se haya encontrado tal material, los investigadores creen que la estructura del dispositivo propuesto será fácil de implementar. El ordenamiento periódico esperado para las partículas de Majorana proporcionaría entonces una plataforma adecuada para el estudio de estas esquivas partículas.

Referencias: 1. Neupert, T., Onoda, S. & Furusaki, A. Chain of Majorana states from superconducting Dirac fermions at a magnetic domain wall. Physical Review Letters 105, 206404 (2010). Enlace
Fecha Original: 14 de enero de 2011
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