Los científicos han descubierto un nuevo estado electrónico de la materia


Los científicos han observado un nuevo estado de la materia electrónica en la escala cuántica, que se forma cuando los electrones se agrupan en tránsito, y podría avanzar en nuestra comprensión y aplicación de la física cuántica.

El movimiento es clave para este nuevo estado cuántico. Cuando se aplica corriente eléctrica a los semiconductores o metales, los electrones en el interior generalmente viajan de manera lenta y al azar en una dirección.

No es así en un tipo especial de medio conocido como conductor balístico, donde el movimiento es más rápido y más uniforme.

El nuevo estudio muestra cómo en los cables conductores balísticos muy delgados, los electrones pueden agruparse, creando un estado cuántico de materia completamente nuevo hecho únicamente de electrones que aceleran.

"Normalmente, los electrones en semiconductores o metales se mueven y se dispersan, y eventualmente se desvían en una dirección si aplicas un voltaje". dice el físico Jeremy Levy, de la Universidad de Pittsburgh. "Pero en los conductores balísticos los electrones se mueven más como autos en una carretera".

"El descubrimiento que hicimos muestra que cuando se pueden hacer que los electrones se atraigan entre sí, pueden formar grupos de dos, tres, cuatro y cinco electrones que literalmente se comportan como nuevos tipos de partículas, nuevas formas de materia electrónica".

Los conductores balísticos se pueden usar para ampliar los límites de lo que es posible en electrónica y física clásica, y el que se usó en este experimento en particular se hizo de aluminato de lantano y titanato de estroncio.

Curiosamente, cuando los investigadores midieron los niveles de conductancia, descubrieron que seguían uno de los patrones más conocidos en matemáticas: Triángulo de Pascal

. Como conductancia aumentado, se intensificó en un patrón que coincide con una de las filas del triángulo de Pascal, siguiendo el orden 1, 3, 6, 10 y así sucesivamente.

"El descubrimiento nos llevó un tiempo comprenderlo, pero fue porque inicialmente no nos dimos cuenta de que estábamos mirando partículas formadas por un electrón, dos electrones, tres electrones, etc." dice Levy.

Esta agrupación de electrones es similar a la forma en que quarks se unen para formar neutrones y protones, según los investigadores. Los electrones en los superconductores también se pueden unir así, uniéndose en pares para coordinar el movimiento.

Los hallazgos pueden tener algo que enseñarnos entrelazamiento cuántico, que a su vez es clave para progresar con computación cuántica y un súper seguro, internet cuántico superrápido.

Según Levy, es otro ejemplo de cómo estamos realizando ingeniería inversa del mundo en base a lo que hemos encontrado del descubrimiento de los fundamentos de la física cuántica, a partir del trabajo importante realizado en las últimas décadas.

"Ahora, en el siglo XXI, estamos observando todas las predicciones extrañas de la física cuántica y dándoles la vuelta y usándolas". dice Levy.

"Cuando hablamos de aplicaciones, estamos pensando en la computación cuántica, la teletransportación cuántica, las comunicaciones cuánticas, la detección cuántica, ideas que utilizan las propiedades de la naturaleza cuántica de la materia que antes se ignoraban".

La investigación ha sido publicada en Ciencias.

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