Nueva familia de materia cuántica

Como si hubieran encontrado un mundo oculto, unos físicos que examinaban el campo magnético de un material semiconductor han descubierto el primer ejemplo de una nueva familia de materia que existe exclusivamente en el extraño reino de la escala cuántica.

El hallazgo es obra del equipo de Gábor Csáthy, de la Universidad Purdue en Estados Unidos.

En lo que los investigadores denominaron la fase burbuja de los fermiones compuestos, pares de cuasipartículas (entidades similares a partículas que surgen de la interacción de partículas) se alinean en un patrón cristalino, permitiendo que la electricidad fluya a lo largo del borde del material.

El descubrimiento representa una disposición no observada hasta ahora de los fermiones compuestos, que son entidades que se comportan como partículas y se forman a partir de la interacción entre electrones y magnetismo. La fase burbuja de los fermiones compuestos pertenece a una categoría de materia propiamente llamada aislantes topológicos, que se caracteriza por el hecho de que la electricidad fluye solo por la superficie exterior o borde del material, mientras que el interior no conduce la electricidad.

Aunque los físicos de la materia condensada han descubierto docenas de aislantes topológicos, la estructura emparejada y periódica combinada de la fase burbuja representa una familia o subcategoría completamente nueva de fases topológicas altamente correlacionadas. Su existencia se había teorizado anteriormente, pero nunca se había observado, hasta ahora.

La peculiar estructura de la fase burbuja representa una familia completamente nueva de fases topológicas altamente correlacionadas. (Imagen: Second Bay Studios)

Como primer miembro de una nueva familia de fases topológicas altamente correlacionadas, esta nueva fase amplía el conocimiento sobre el papel de las interacciones electrónicas en la generación de correlaciones de orden superior en los sistemas electrónicos, tal como explica Csáthy.

Por el momento, el descubrimiento es en gran medida solo de interés para la ciencia pura (ciencia sin utilidad práctica obvia, al menos de momento). Sin embargo, es posible que en el futuro encuentre aplicaciones en áreas como la computación cuántica y el almacenamiento cuántico de información.

Csáthy y sus colegas exponen los detalles técnicos de su descubrimiento en la revista académica Nature Physics, bajo el título “A highly correlated topological bubble phase of composite fermions”. (Fuente: NCYT de Amazings)