La asombrosa división del electrón

EFN
07/09/09

Un equipo de físicos de las universidades de Cambridge y de Birmingham ha demostrado que los electrones en cables estrechos pueden dividirse en partículas de dos nuevas clases, espinones y holones.

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El electrón es un bloque de construcción fundamental en la naturaleza y resulta indivisible cuando está aislado. Sin embargo, en el nuevo experimento se ha mostrado que los electrones, si se les aglomera lo suficiente en cables estrechos, se dividen en partes.

Los electrones son responsables de portar electricidad en los cables y del magnetismo. Estas dos propiedades, el magnetismo y la carga eléctrica, se deben a los electrones, partículas que parecen no tener tamaño ni forma y que son imposibles de dividir en condiciones normales.

Las leyes físicas aplicables a las propiedades de un electrón aislado no parecen ser igual de aplicables cuando los electrones se congregan bajo condiciones especiales, en un cable finísimo.

Los electrones se repelen mutuamente por tener la misma carga eléctrica y necesitan modificar la manera en que se mueven para evitar acercarse mucho entre sí. En los metales ordinarios esto normalmente no implica muchas diferencias en su comportamiento. Sin embargo, si los electrones son conducidos a un cable muy estrecho, los efectos se exacerban ya que experimentan una dificultad mucho mayor para mantenerse lo bastante alejados unos de otros.

En 1981, el físico Duncan Haldane conjeturó teóricamente que bajo estas circunstancias y a las temperaturas más bajas, los electrones siempre modificarían su comportamiento de un modo tal que su magnetismo y su carga eléctrica se separarían en dos nuevas clases de partículas, llamadas espinones y holones.

El desafío era confinar los electrones en un "cable cuántico" y acercarlo lo bastante a un metal ordinario para que los electrones en ese metal pudieran "saltar" hacia el cable cuántico mediante el efecto de túnel cuántico. Observando cómo varía la tasa de saltos con un campo magnético aplicado, el experimento revela cómo el electrón, al entrar en el cable cuántico, tiene que dividirse en espinones y holones.

Los cables cuánticos se usan para conectar puntos cuánticos, que en el futuro pueden constituir la base de un nuevo tipo de ordenadores, las computadoras cuánticas. Por eso, entender sus propiedades puede ser importante para tales tecnologías cuánticas, así como para ayudar a desarrollar teorías más completas de la superconductividad.