Aunque los estados de la materia sólido, líquido y gaseoso son lo que normalmente encontramos, se pueden desarrollar nuevos estados de la materia en circunstancias más inusuales y extremas. Ahora, científicos chinos y estadounidenses han encontrado uno, y está situado en el mundo cuántico.
Se le ha dado el nombre de estado «bose-líquido quiral» y, al igual que cada nueva configuración de partículas que encontramos, puede enseñarnos más sobre la estructura y el funcionamiento del Universo que nos rodea, especialmente en una escala cuántica superpequeña.
Los estados de la materia explican cómo las interacciones entre partículas pueden dar lugar a estructuras y diferentes tipos de comportamiento. Un sólido se crea rodeando los átomos. Tendrás un líquido o un gas si los dejas fluir. Crea un plasma desgarrando las asociaciones cargadas.
La interacción de partículas en el paisaje cuántico permite comportamientos aún más extraños que pueden describirse mejor en términos de posibilidad y energía.
Nuevo estado descubierto mediante un sistema cuántico
A través de un sistema cuántico que no pudo funcionar, los investigadores encontraron el nuevo estado. En términos sencillos, este es un sistema con restricciones inherentes, lo que nos frustra porque impiden que las partículas interactúen normalmente.
Para los científicos, estas limitaciones y la consiguiente frustración pueden producir algunos hallazgos muy interesantes. En este caso, los investigadores se concentraron en los electrones y describieron lo que sucede utilizando el ejemplo de un juego de mesa.
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Tigran Sedrakyan, de la University of Massachusetts Amherst, dijo en un comunicado:
“Es como un juego de sillas musical hecho para frustrar los electrones. Cada electrón ya no tiene una silla designada para sentarse; en cambio, se ven obligados a moverse y tienen una variedad de opciones de asientos”.
El sistema que los investigadores armaron fue un dispositivo semiconductor con dos capas: una capa superior rica en electrones y una capa inferior con muchos agujeros abiertos en los que los electrones pueden moverse libremente. El problema es que no hay suficientes huecos para acomodar todos los electrones.
El equipo utilizó un campo magnético ultrafuerte para medir cómo se movían los electrones, lo que reveló la primera prueba del nuevo estado líquido de bosa quiral, a pesar de que este tipo de sistema sigue siendo difícil de observar.
El profesor chino Lingjie Du de la Universidad de Nanjing explica:
«Los electrones y los huecos se mueven a la misma velocidad en el borde de la bicapa del semiconductor. A medida que los canales de electrones y huecos se separan gradualmente bajo campos más fuertes, se produce un transporte helicoidal que puede ser modulado aún más por campos magnéticos externos».
Nuevo estado revela propiedades muy interesantes
Surgieron algunas características bastante intrigantes de este nuevo estado. Por ejemplo, en el cero absoluto, los electrones forman patrones predecibles con una dirección de giro fija que no se ven afectados por campos magnéticos u otras partículas. El nivel cuántico de los sistemas de almacenamiento digital podría beneficiarse de esta estabilidad.
Además, debido al entrelazamiento cuántico de rango relativamente largo, las partículas externas que afectan a un electrón pueden afectar a todos los electrones del sistema. Es similar a estrellar una bola blanca contra un grupo de bolas de billar y hacer que todas se muevan en la misma dirección, otro descubrimiento que podría ser útil.
A pesar de que se trata de física muy avanzada, cada nuevo hallazgo, estas anomalías y situaciones extremas que ocurren fuera de los parámetros de las interacciones típicas de partículas, nos acercan a una comprensión completa de nuestro universo.
Sedrakyan declaró además:.
Los tres estados clásicos que comúnmente encontramos son muy diferentes de los cuatro estados cuánticos de la materia que existen en estas franjas. «.