Predicho hace 50 años, sus partículas son tan extrañas que se originan
al mezclarse con el vacío que dejan atrás.
Representación de los Excitones en un
sólido –P.A.
Físicos de la Universidad de Illinois (EE.UU.) han demostrado
la existencia de una
nueva y enigmática forma de la materia llamada Excitonio,
la cual fue predicha hace casi 50 años pero que hasta ahora nadie había sido
capaz de detectar.
Se trata de un condensado compuesto de unas partículas
llamadas excitones,
que se forman en un emparejamiento
mecánico cuántico muy extraño entre
un electrón escapado y el «agujero» que dejó atrás.
«Este
resultado es de importancia cósmica», afirma Peter
Abbamonte, responsable del estudio y quien se confiesa
«emocionado» por el hallazgo.
El término 'Excitonio' fue
acuñado en la década de 1960 por el físico teórico de Harvard Bert Halperin.
Desde entonces, los físicos han tratado de descubrirlo y han debatido sobre si
sería un aislante, un conductor perfecto o un superfluido.
«Desde
la década de 1970, muchos experimentadores han publicado evidencias de su
existencia, pero sus hallazgos no eran una prueba definitiva»,
explica el investigador.
Abbamonte cree que el excitonio
ha tardado 50 años en descubrirse en materiales reales porque hasta ahora los
científicos no han tenido las herramientas experimentales para distinguir
positivamente si lo que parecía ser excitonio no era en realidad otra cosa,
algo llamado fase de Peierls, un comportamiento de los cristales ya conocido
por los científicos.
Para observar la nueva forma de
materia, el equipo desarrolló una nueva técnica llamada espectroscopía de
pérdida de energía de electrones con resolución de impulso (M-EELS), que pueden
seguir la trayectoria de los electrones. De esta forma, el equipo pudo observar
cómo se comportan los excitones, partículas tan extrañas que se forman por un
electrón que escapó y el espacio negativo que dejó cuando lo hizo.
Este singular emparejamiento es
posible porque, en semiconductores, los electrones en el borde de un nivel de
energía en un átomo pueden, cuando están excitados, saltar al siguiente nivel
de energía, dejando atrás un «agujero» en el nivel anterior. Este agujero actúa
como una partícula cargada positivamente y atrae al electrón con carga
negativa.
Como ocurre siempre en física
cuántica, parece algo de locos.
Más específicamente, el equipo
logró la primera observación de un plasmón blando, que surgió
cuando el material se acercó a su temperatura crítica de 190º Kelvin. Esta fase
de plasmón blando, algo que nadie había visto antes, es una prueba clave de la
condensación del excitón en un sólido tridimensional y la primera evidencia
definitiva del descubrimiento del excitonio, según explican sus descubridores
en un comunicado.
Los hallazgos, han sido
fortuitos, ya que en realidad los investigadores pretendían probar su método en
un cristal ya disponible. Su trabajo ha sido publicado en la revista Science.
Los investigadores creen que su
trabajo es muy prometedor para desbloquear más misterios
de la mecánica cuántica y otras cuestiones de la Física. Más
allá de eso, las posibles aplicaciones tecnológicas del excitonio son puramente
especulativas, reconocen los científicos.
Fuente: ABC.es Ciencia 12.diciembre.2017
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