Este año, los físicos nos dieron una visión temprana de un tercer reino de cuasipartículas que solo surgen en dos dimensiones.

Después de décadas de exploración en los dominios más pequeños de la naturaleza, los físicos finalmente han encontrado evidencia de que existen los anyons.

Predichos por primera vez por los teóricos a principios de la década de 1980, estos objetos similares a partículas solo surgen en reinos confinados a dos dimensiones, y luego solo bajo ciertas circunstancias, como a temperaturas cercanas al cero absoluto y en presencia de un fuerte campo magnético.

Los físicos están entusiasmados no solo porque su descubrimiento confirma décadas de trabajo teórico, sino también por razones prácticas.

Por ejemplo: Anyons está en el centro de un esfuerzo de Microsoft para construir una computadora cuántica que funcione.

Este año trajo dos sólidas confirmaciones de las cuasipartículas.

La primera llegó en abril, en un artículo que apareció en la portada de Science, de un grupo de investigadores de la École Normale Supérieure de París.

Utilizando un enfoque propuesto hace cuatro años, los físicos enviaron un gas de electrones a través de un colisionador de partículas diminutas para detectar comportamientos extraños, especialmente cargas eléctricas fraccionarias, que solo surgen si hay alguien alrededor.

La segunda confirmación se produjo en julio, cuando un grupo de la Universidad de Purdue en Indiana utilizó una configuración experimental en un chip grabado que eliminaba las interacciones que podrían ocultar el comportamiento de cualquier anyon.

El físico del MIT, Frank Wilczek, que predijo y nombró a los aniones o anyons a principios de la década de 1980, atribuye al primer artículo el descubrimiento, pero dice que el segundo deja brillar las cuasipartículas.

“Es un trabajo magnífico que hace florecer el campo“, dice.

Los aniones no son como partículas elementales ordinarias; los científicos nunca podrán aislar uno del sistema donde se forma.

Son cuasipartículas, lo que significa que tienen propiedades medibles como una partícula, como una ubicación, tal vez incluso una masa, pero solo son observables como resultado del comportamiento colectivo de otras partículas convencionales.

(Piense en las intrincadas formas geométricas creadas por el comportamiento grupal en la naturaleza, como bandadas de pájaros volando en formación o bancos de peces nadando como uno solo).

El universo conocido contiene solo dos variedades de partículas elementales.

Uno es la familia de fermiones, que incluye electrones, protones, neutrones y los quarks que los forman.

Los fermiones se guardan para sí mismos: no pueden existir dos en el mismo estado cuántico al mismo tiempo.

Si estas partículas no tuvieran esta propiedad, toda la materia podría simplemente colapsar en un solo punto.

Es por los fermiones que existe la materia sólida.

El resto de las partículas del universo son bosones, un grupo que incluye partículas como fotones (los mensajeros de la luz y la radiación) y gluones (que “pegan” a los quarks).

A diferencia de los fermiones, pueden existir dos o más bosones en el mismo estado al mismo tiempo.

Tienden a agruparse. Es debido a esta agrupación que tenemos láseres, que son corrientes de fotones que ocupan el mismo estado cuántico.

Anyons no encaja en ninguno de los grupos.

Lo que los hace especialmente emocionantes para los físicos es que exhiben algo análogo a la memoria de partículas.

Si un fermión orbita a otro fermión, su estado cuántico permanece sin cambios. Lo mismo ocurre con un bosón.

Anyons son diferentes.

Si uno se mueve alrededor de otro, su estado cuántico colectivo cambia.

Puede que sean necesarias tres o incluso cinco o más revoluciones antes de que los anyons vuelvan a su estado original.

Este ligero desplazamiento de la onda actúa como una especie de recuerdo del viaje.

Esta propiedad los convierte en objetos atractivos para las computadoras cuánticas, que dependen de estados cuánticos que son notoriamente frágiles y propensos a errores.

Anyons sugiere una forma más sólida de almacenar datos.

Wilczek señala que los aniones representan un “reino” completo que contiene muchas variedades con comportamientos exóticos que pueden explorarse y aprovecharse en el futuro.

Comenzó a pensar en ellos hace unos 40 años en la escuela de posgrado, cuando se sintió frustrado con las pruebas que solo establecían la existencia de dos tipos de partículas.

Imaginó algo más, y cuando se le preguntó acerca de sus otras propiedades o dónde encontrar a estos extraños intermedios, dijo medio en broma, “todo vale”, dando lugar al nombre.

Ahora, dice, los nuevos estudios son solo el comienzo.

Mirando hacia el futuro, ve a los anyons como una herramienta para encontrar estados exóticos de la materia que, por ahora, siguen siendo ideas locas en las teorías de los físicos.

Fuente: Astronomy

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