Unos científicos hallan electrones oscuros, un estado cuántico secreto oculto en la materia sólida
Por si te lo estás preguntando, son aquellos que no se pueden ver mediante espectroscopia
Por Jackie Appel
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Si apuntas con una linterna a una pared en blanco, te sorprenderá ver que el haz de luz forma una serie de anillos dondequiera que caiga. Es el resultado de lo que se llama interferencia: ondas de luz que chocan entre sí más o menos sincronizadas. Si las ondas están sincronizadas, se produce una interferencia constructiva y se obtiene una señal más brillante. Si las ondas no están alineadas, se produce una interferencia destructiva y se obtiene una señal más oscura. Si las ondas son perfectamente "opuestas", la interferencia destructiva es máxima y no se obtiene ninguna señal.
La luz es el ejemplo más sencillo, pero no es lo único que experimenta interferencias. Curiosamente, los electrones también pueden interferir si tienen energías perfectamente diferentes. Esto puede llevar a la existencia de «electrones oscuros», es decir, electrones en "estados oscuros" que no se pueden ver con un espectroscopio.
Durante mucho tiempo, pensamos que estos electrones secretos simplemente no existían en los materiales sólidos. Los electrones no pueden alejarse tanto unos de otros, por lo que se pensaba que esas «energías perfectamente diferentes» no eran posibles. Pero hace poco, un grupo de científicos liderado por investigadores de Corea del Sur descubrió que estos estados se dan incluso en la materia condensada, lo que podría tener un efecto significativo en nuestra comprensión de la física cuántica. La revista Nature Physics acaba de publicar un artículo sobre estos hallazgos.
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"Este estado oculto podría ser una pieza faltante de información crítica para comprender fenómenos cuánticos que han permanecido esquivos", escriben los autores en el artículo. "Es, por tanto, fundamentalmente importante identificar la existencia de otros estados oscuros hasta ahora desconocidos en la naturaleza y desvelar sus mecanismos subyacentes".
Los investigadores buscaron primero estos estados oscuros en un material cristalino llamado diseleniuro de paladio, o PdSe2. Observando el comportamiento de los electrones en este material, el equipo encontró bandas enteras que sabían que debían estar presentes, pero que simplemente no podían ver. Examinaron el material utilizando varias polarizaciones de luz para asegurarse de que los estados oscuros que veían eran el resultado de los propios electrones y no de la luz utilizada para examinarlos.
Una vez halladas sus bandas, los investigadores utilizaron modelos para extrapolar su hallazgo a otros sistemas. Y, lo que es más interesante, pudieron generalizar sus resultados con bastante facilidad (bueno, con tanta facilidad como se puede hacer algo en mecánica cuántica). Sus hallazgos implican que los electrones oscuros encontrados en el PdSe2 no son sólo una casualidad, sino una señal de que los estados oscuros se encuentran probablemente en toda la naturaleza.
Según declaró a New Scientist Keun Su Kim, uno de los autores del estudio, este descubrimiento podría explicar por qué algunos materiales sorprendentes se comportan como superconductores en condiciones inesperadas. Si ni siquiera podemos ver parte de su comportamiento cuántico, no es de extrañar que antes no pudiéramos entenderlo. Pero saber lo que estamos buscando podría darnos algunas explicaciones muy necesarias.
La oscuridad en ciencia suele significar misterio. Pero los misterios pueden ser respuestas en sí mismos, al menos hasta que se profundiza aún más.
Jackie Appel
Associate News Editor
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Jackie is a writer and editor from Pennsylvania. She's especially fond of writing about space and physics, and loves sharing the weird wonders of the universe with anyone who wants to listen. She is supervised in her home office by her two cats.
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