Los físicos han observado un nuevo estado de la materia cuántica

Los físicos han observado solo en un material real, un misterioso estado de la materia que fue predicho por primera vez hace 40 años. Y si usted pensó que la mecánica cuántica no podía ser más raro, se equivoca.

Un equipo internacional ha observado por primera vez un líquido cuántico de espín, un estado en el que los electrones se separan y se comportan de una manera muy curiosa.Los electrones en materiales magnéticos típicos están bien alineados cuando el material se enfría hasta el cero absoluto. Pero en un líquido cuántico de espín, los electrones no están organizados.

"Este es un nuevo estado cuántico de la materia, que ha sido predicho, pero no se ha visto antes," el Dr. Johannes Knolle del Laboratorio Cavendish de Cambridge, uno de los co-autores del estudio, dijo en un  comunicado . Debe tenerse en cuenta, no es realmente un "líquido" per se - más bien, el término indica que los electrones no están alineados como deberían ser.

Los electrones son considerados como partículas indivisibles fundamentales, pero también pueden ser descritas matemáticamente por dos cuasi-partículas unidas entre sí, uno que representa el giro y la carga de uno. Cuasi-partículas son esencialmente las propiedades fundamentales de la electrónica que actúan como partículas individuales, a pesar de que no se pueden mover libremente por el espacio.

En un líquido cuántico de spin, el giro y la carga cuasipartícula puede moverse de forma independiente el uno del otro y el electrón se rompe. El cuasipartícula giro libre es también un fermiones de Majorana, una curiosa excitación que es su propia antipartícula. La primera fermiones de Majorana solamente se descubrió el pasado octubre.

"Hasta hace poco, ni siquiera sabemos cuáles son las huellas digitales experimentales de un líquido cuántico de espín se vería así", dijo el coautor del Dr. Dmitry Kovrizhin. "Una cosa que hemos hecho en trabajos anteriores es preguntar, si estuviera realizando experimentos sobre un posible líquido cuántico de spin, lo que iba a observar?"

Se observó que el nuevo estado en los cristales de cloruro de rutenio (RuCl 3 ). El equipo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge disparó neutrones en los cristales y miró a las propiedades magnéticas. Los resultados se publican en Nature Materials .

"Esta es una nueva adición a una corta lista de estados cuánticos conocidas de la materia", dijo Knolle.

"Es un paso importante para nuestra comprensión de la materia cuántica," añadió Kovrizhin. "Es divertido tener otro nuevo estado cuántico que nunca hemos visto antes - nos presenta nuevas posibilidades de probar cosas nuevas."

La comprensión de líquido cuántico de espín podría tener consecuencias para superconductores a temperatura ambiente y los ordenadores cuánticos. líquido cuántico de espín podría incluso ser utilizado como almacenamiento de memoria para ordenadores cuánticos.