El quinto estado de la materia

domingo, 12 de febrero de 2017 · 00:33
Por José Luis Zamora Cruz

El Premio Nobel de Física de 2016 se compartió. Los premiados: David J. Topless, de la Universidad de Washington en Seattle, Duncan M. Haldene, de la Universidad de Princeton y J. Michael Kosterlitz de la Universidad de Brown, en Providence. 
Su descubrimiento manifestó avances en el entendimiento teórico sobre los estados de la materia y creó perspectivas nuevas en el desarrollo de materiales nuevos. 
El estudio de la física se efectuó en "superficies planas” a nivel atómico y a temperaturas de –273ºC. ¡Cerca del cero absoluto! 
La mecánica cuántica explica el comportamiento a nivel atómico, los átomos a esta escala muestran propiedades diferentes a las de la escala macroscópica y cuando los átomos se unen ocurren fenómenos nuevos. 
Lo cual hace a la física de la materia condensada uno de los campos más interesantes de esta ciencia.

Los objetos matemáticos 
Los galardonados aplicaron conceptos matemáticos de topología para su descubrimiento. La topología describe propiedades que no cambian de "objetos matemáticos” cuando se deforman; como es el caso de una esfera y el plato, no hay diferencia topológica como también sucede entre el tazón y la rosquilla. Con esta herramienta presentaron resultados sorprendentes, lo que abrió campos de investigación nuevos, llevó a la creación de conceptos novedosos e importantes en varias áreas de la física, al hacer visible el estado de la materia muy cerca del cero absoluto. Los estados de la materia conocidos son los plasmas, los gases, los líquidos, los sólidos; esto es a temperatura ambiente. Pero en el frío extremo, cerca del cero absoluto, la materia toma estados nuevos, extraños y se comporta de modos inesperados. 

Estados sin explorar 
La física cuántica que trabaja en el mundo de la nanoescala hace visible cómo los estados de la materia cambian con respecto a la temperatura. Alrededor de -273ºC, los premiados descubrieron "el quinto estado de la materia” y lo llamaron "condensados cuánticos” Ésta es una de las aportaciones más importantes hechas por los premiados.
Por otra parte, cuando observamos a la materia en superficies planas y a muy bajas temperaturas, encontramos estados de la materia que no han sido completamente explorados. 
Cosas extrañas pasan en lo muy frío, por ejemplo la resistencia que muestran las partículas en movimiento deja de existir. Es el caso cuando la corriente eléctrica fluye sin resistencia y se obtiene un superconductor o cuando el vórtice de un súper fluido gira sin parar "eternamente”.
Por su parte, Duncan Haldane hizo estudios teóricos en cadenas de átomos magnéticos que ocurren en algunos materiales, descubrió que las cadenas tienen propiedades diferentes que dependen del carácter de la magneto atómica. 
Si la magneto es par, es topológico, si es impar, no lo es. Esto dio origen a los materiales topológicos: los aislantes topológicos, los superconductores topológicos, y los metales topológicos. Se espera que estos materiales sean útiles en la nueva generación de electrónicos y superconductores o en computadoras cuánticas.

Colaboración de UNAM, campus Ensenada.

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