Partículas cuánticas inmortales
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IMAGEN: LAS INTERACCIONES CUÁNTICAS FUERTES EVITAN QUE LAS
QUASIPARTÍCULAS SE DESCOMPONGAN |
Como dice el dicho, nada dura para siempre. Las leyes de la física lo confirman: en nuestro planeta, todos los procesos aumentan la entropía, por lo tanto el desorden molecular. Por ejemplo, un vidrio roto nunca se volvería a armar.
Físicos teóricos en la Universidad Técnica de Munich (TUM) y el Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos han descubierto que cosas que parecen inconcebibles en el mundo cotidiano son posibles a nivel microscópico.
"Hasta ahora, se suponía que las cuasipartículas en sistemas cuánticos interactivos decaen después de un cierto tiempo. Ahora sabemos que ocurre lo contrario: las interacciones fuertes pueden incluso detener la descomposición por completo", explica Frank Pollmann, profesor de física teórica del estado sólido en el TUM. Las vibraciones de la red colectiva en los cristales, los llamados fonones, son un ejemplo de estas cuasipartículas.
El concepto de cuasipartículas fue acuñado por el físico y ganador del premio Nobel Lev Davidovich Landau. Lo usó para describir estados colectivos de muchas partículas o más bien sus interacciones debido a fuerzas eléctricas o magnéticas. Debido a esta interacción, varias partículas actúan como una sola.
Los métodos numéricos abren nuevas perspectivas.
Hasta ahora, no se sabía en detalle qué procesos influyen en el destino de estas cuasipartículas en sistemas que interactúan ", dice Pollmann." Es solo ahora que poseemos métodos numéricos con los que podemos calcular interacciones complejas, así como computadoras con rendimiento lo suficientemente alto como para resolver estas ecuaciones ".
"El resultado de la elaborada simulación: es cierto que las cuasipartículas se desintegran, sin embargo, nuevas entidades de partículas idénticas emergen de los escombros", dice el autor principal, Ruben Verresen. "Si este decaimiento se produce muy rápidamente, se producirá una reacción inversa después de un cierto tiempo y los escombros volverán a converger. Este proceso puede repetirse sin fin y surge una oscilación sostenida entre el decaimiento y el renacimiento".
Desde un punto de vista físico, esta oscilación es una onda que se transforma en materia, que, de acuerdo con la dualidad de onda cuántica mecánica-cuántica, es posible. Por lo tanto, las cuasipartículas inmortales no transgreden la segunda ley de la termodinámica. Su entropía permanece constante, la decadencia se ha detenido.
El chequeo de la realidad.
El descubrimiento también explica fenómenos que hasta ahora eran desconcertantes. Los físicos experimentales habían medido que el compuesto magnético Ba3CoSB2O9 es sorprendentemente estable. Cuasipartículas magnéticas, magnones, son responsables de ello. Otras cuasipartículas, los rotones, aseguran que el helio, que es un gas en la superficie de la tierra, se convierta en un líquido en el cero absoluto que puede fluir sin restricciones.
"Nuestro trabajo es puramente investigación básica", enfatiza Pollmann. Sin embargo, es perfectamente posible que algún día los resultados permitan incluso aplicaciones, por ejemplo, la construcción de memorias de datos duraderas para futuras computadoras cuánticas.
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