{"id":153034,"date":"2014-06-16T03:05:51","date_gmt":"2014-06-16T06:05:51","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=153034"},"modified":"2015-07-03T16:40:31","modified_gmt":"2015-07-03T19:40:31","slug":"como-detectar-una-particula-esquiva","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/como-detectar-una-particula-esquiva\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo detectar una part\u00edcula esquiva"},"content":{"rendered":"

\"\"L\u00e9o Ramos<\/span><\/a>Un grupo de investigadores brasile\u00f1os acaba de idear y proponer algunos experimentos que, a juicio de ellos, permitir\u00edan confirmar de una vez por todas, la existencia de una de las part\u00edculas m\u00e1s esquivas previstas por los f\u00edsicos te\u00f3ricos: los denominados fermiones de Majorana, o simplemente majoranas, que han eludido todos los intentos de detecci\u00f3n experimental. En 2012, se publicaron con gran j\u00fabilo en la revista <\/span>Science<\/i>, resultados que finalmente parec\u00edan demostrar la existencia de dichas part\u00edculas, pero esos hallazgos fueron despu\u00e9s cuestionados. Pero ahora, un equipo brasile\u00f1o de f\u00edsicos te\u00f3ricos que estudian la materia condensada cre\u00f3 un nuevo \u201cmodelo\u201d para superar ese <\/span>impasse<\/i> y captar de una vez y para siempre a los majoranas, algo que podr\u00eda traer implicaciones interesantes para el futuro de la denominada computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Esta \u00e1rea de investigaci\u00f3n, que plantea el aprovechamiento de las propiedades del mundo subat\u00f3mico para la realizaci\u00f3n de operaciones computacionales avanzadas, podr\u00eda beneficiarse con el uso de esas part\u00edculas para el procesamiento de informaci\u00f3n y la realizaci\u00f3n de c\u00e1lculos, dado que los majoranas permitir\u00edan crear sistemas m\u00e1s estables que los que emplean part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas, como es el caso de los electrones.<\/span><\/p>\n

Las estrategias, que se publicaron este a\u00f1o en el peri\u00f3dico Physical Review B<\/i>, son obra de Jos\u00e9 Carlos Egues, del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) en S\u00e3o Carlos, y su equipo, integrado por Edson Vernek, f\u00edsico de la Universidad Federal de Uberl\u00e2ndia que actualmente realiza una pasant\u00eda de posdoctorado con Egues, Poliana Penteado, de la USP en S\u00e3o Carlos, y Antonio Carlos Seridonio, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Ilha Solteira. \u201cPlanteamos una propuesta detallada, con tres formas diferentes de construcci\u00f3n de ese sistema, en las cuales se podr\u00eda verificar la presencia del mentado modo de Majorana\u201d, afirma Egues, coordinador del trabajo, que fue presentado en forma destacada en una secci\u00f3n de la Physical Review B<\/i> intitulada Sugerencia del editor, donde se recomiendan los art\u00edculos m\u00e1s interesantes de cada edici\u00f3n. Egues subraya sin embargo que ser\u00eda necesaria una extrema habilidad t\u00e9cnica para llevar las propuestas a la pr\u00e1ctica.<\/p>\n

En cierto modo, parece adecuado que esas part\u00edculas ostenten un aura de misterio, puesto que llevan el nombre del cient\u00edfico que propuso su existencia, el siciliano Ettore Majorana, quien naci\u00f3 en 1906 y, luego de una carrera mete\u00f3rica, desapareci\u00f3 sin dejar rastros en 1938, durante una traves\u00eda mar\u00edtima entre Palermo y N\u00e1poles. Ciertos mensajes dejados por el f\u00edsico insin\u00faan que habr\u00eda resuelto suicidarse, pero nunca se hall\u00f3 su cuerpo, lo cual incit\u00f3 el surgimiento de hip\u00f3tesis rocambolescas, tales como una fuga hacia Argentina o su ingreso en un monasterio.<\/p>\n

Sea como sea, alrededor de un a\u00f1o antes de su \u00faltimo viaje en barco, Majorana encontr\u00f3 una soluci\u00f3n innovadora para la ecuaci\u00f3n de Dirac, la cual, originalmente, describ\u00eda el comportamiento de part\u00edculas tales como los electrones, con carga el\u00e9ctrica y esp\u00edn (una propiedad vagamente an\u00e1loga a la rotaci\u00f3n de un planeta) equivalente a \u00bd. En el caso particular de los electrones, este comportamiento est\u00e1 descrito por la expresi\u00f3n de una funci\u00f3n de onda compleja, que representa a las part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas. Al trabajar con variantes de la ecuaci\u00f3n de Dirac \u2012una f\u00f3rmula matem\u00e1tica propuesta por el f\u00edsico brit\u00e1nico Paul Dirac para describir a los electrones\u2012, Majorana descubri\u00f3 que otro tipo de part\u00edculas podr\u00eda describirse mediante la expresi\u00f3n de una funci\u00f3n de onda real. Ser\u00edan part\u00edculas sin carga el\u00e9ctrica, a las que hoy se denomina majoranas.<\/p>\n

\u201cEst\u00e1n los que sostienen que uno de los tipos de neutrinos podr\u00eda ser el majorana, pero las investigaciones en f\u00edsica de part\u00edculas nunca arribaron a una conclusi\u00f3n definitiva\u201d, dice Egues. Frente a ello, los f\u00edsicos comenzaron a buscar la part\u00edcula en la materia condensada \u2012por ejemplo, en circuitos electr\u00f3nicos u otros materiales producidos en laboratorio\u2012, y no en las colisiones de alta energ\u00eda de los aceleradores. En realidad, ellos investigan si, en la materia condensada, un grupo de electrones podr\u00eda comportarse como si fueran una \u00fanica part\u00edcula majorana.<\/p>\n

Hilos cu\u00e1nticos
\n<\/b>Uno de los principales caminos para esa b\u00fasqueda implica la creaci\u00f3n de los denominados hilos cu\u00e1nticos, sistemas sobre los cuales Egues y sus colegas publicaron este mismo a\u00f1o otro art\u00edculo en la Physical Review B<\/i>, tambi\u00e9n resaltado como Sugerencia del editor. Desde un punto de vista intuitivo, tal vez la palabra \u201chilos\u201d no sea el mejor t\u00e9rmino para describir el dispositivo, porque lo m\u00e1s com\u00fan es que se trate de una especie de canal o cable, con mil\u00e9simas o millon\u00e9simas de mil\u00edmetro de calibre. Se lo genera a partir de una placa met\u00e1lica sobre la cual los investigadores aplican un delicado conjunto de campos el\u00e9ctricos, de tal modo que \u201cbarren\u201d hacia ambos lados a los electrones que se encuentran circulando por el material. En su zona central aparece un canal, al que puede comprim\u00edrselo\u201d, dice Egues. A partir de ah\u00ed, se pueden inyectar electrones en el hilo o alambre.<\/p>\n

El paso siguiente consiste en acoplar al hilo cu\u00e1ntico un superconductor, o sea, un material por el cual los electrones puedan fluir sin impedimento, sin la resistencia el\u00e9ctrica que caracteriza a los metales comunes. En el contexto f\u00edsicamente ex\u00f3tico de los superconductores, ese desplazamiento no ocurre por medio de electrones individuales, sino por los denominados pares de Cooper, que, a grandes rasgos, son pares de electrones que se \u201cfundieron\u201d a punto tal de formar lo que parece ser una \u00fanica entidad. \u201cLa idea consiste en que, una vez que se disponga de un superconductor muy similar al del material de hilo cu\u00e1ntico, los electrones del material normal pasar\u00e1n a ser \u2018contaminados\u2019 por los pares de Cooper\u201d, explica Egues.<\/p>\n

Con un dise\u00f1o experimental similar, Leo Kouwenhoven y sus colegas de la Universidad Delft de Tecnolog\u00eda, en Holanda, afirmaron haber detectado majoranas ubicadas en los extremos del sistema, al principio y final del hilo cu\u00e1ntico. Ese hallazgo \u201cin fraganti\u201d fue posible por medio de la detecci\u00f3n de un pico de conductividad el\u00e9ctrica en un nivel de energ\u00eda en el cual eso no deber\u00eda ocurrir. \u201cNo obstante, se propusieron otras interpretaciones, y el tema nunca pudo ser resuelto\u201d, relata el f\u00edsico de la USP.<\/p>\n

En el nuevo dise\u00f1o experimental propuesto por Egues y sus colegas, la duda se podr\u00eda dilucidar agreg\u00e1ndole al sistema un quantum dot<\/i>, o punto cu\u00e1ntico, al que se podr\u00eda describir como el equivalente esf\u00e9rico del hilo cu\u00e1ntico, producido por el mismo confinamiento de electrones. Los c\u00e1lculos del equipo brasile\u00f1o indican que, con ese esquema, el majorana abandonar\u00eda el alambre, desplaz\u00e1ndose hacia el punto cu\u00e1ntico. De esa manera, aparece un nuevo nivel de energ\u00eda \u201cque no se hallaba presente en el punto cu\u00e1ntico\u201d, permaneciendo siempre presente en el sistema y, por lo tanto, excluyendo, en principio, todas las posibles explicaciones, excepto la presencia de los majoranas. \u201cCabe resaltar que los majoranas que aparecen en los experimentos con materia condensada no son part\u00edculas elementales\u201d, recuerda Egues. \u201cEn esos ensayos se manifiestan como part\u00edculas confinadas que se comportan siguiendo ecuaciones similares a las que dedujo Majorana y producen efectos mensurables\u201d.<\/p>\n

\u201cNo creo que, al menos por ahora, resulte posible llevar a cabo ese experimento en Brasil. No se trata de una cuesti\u00f3n de dinero, sino de know how<\/i> e ingenier\u00eda cu\u00e1ntica\u201d, afirma Egues. En opini\u00f3n del f\u00edsico, se necesita contar con una gran especializaci\u00f3n en cada uno de los componentes del sistema. \u201cEl propio equipo de Kouwenhoven, que estudia desde los a\u00f1os 1980, no comprende muy bien c\u00f3mo funciona todo\u201d, remarca.<\/p>\n

Si se confirma la existencia de estas part\u00edculas, podr\u00eda abrirse un campo f\u00e9rtil para una investigaci\u00f3n b\u00e1sica m\u00e1s amplia y aplicaciones tecnol\u00f3gicas, seg\u00fan \u00e9l. Al no poseer carga, a diferencia de los electrones, los majoranas estar\u00edan mejor protegidos de influencias externas y podr\u00edan, en teor\u00eda, funcionar como plataformas m\u00e1s estables para la manipulaci\u00f3n de sus estados cu\u00e1nticos. Adem\u00e1s, permitir\u00edan ciertas operaciones inform\u00e1ticas complejas que no pueden efectuarse con electrones. \u201cPero est\u00e1 claro que, antes que nada, se necesita hallarlos\u201d, bromea.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nFermiones de Majorana en hilos y pozos cu\u00e1nticos de superconductores topol\u00f3gicos (n\u00ba 2012\/ 20199-3<\/a>); Modalidad<\/b> Beca en el Pa\u00eds – Regular – Posdoctorado; Investigador responsable<\/b>\u00a0 Jos\u00e9 Carlos Egues (IFSC-USP); Becario Edson Vernek; Inversi\u00f3n<\/b> R$ 170.950,58 (FAPESP).<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nVERNEK, E. et al.<\/em> Subtle leakage of a Majorana mode into a quantum dot<\/a>. Physical Review B<\/b>. v. 89, 165.340. 30 abr. 2014.
\nHACHIYA, M. O.; USAJ, G.; y EGUES, J.C. Ballistic spin resonance in multisubband quantum wires<\/a>. Physical Review B<\/b>. v. 89, 125.510. 25 mar. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un equipo propone estrategia para verificar la existencia de fermiones","protected":false},"author":40,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[139],"class_list":["post-153034","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/153034","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/40"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=153034"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/153034\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=153034"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=153034"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=153034"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=153034"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}