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Física
Posible Nuevo Estado de la Materia
15 de
Octubre de 2003.
 El
principio de incertidumbre de Heisenberg aplica severas restricciones al
mundo subatómico. Para las partículas llamadas bosones, por ejemplo, el
principio dicta que éstos deben condensarse para formar un
superconductor, o permanecer localizados en un aislante. Sin embargo,
los experimentos realizados durante los últimos 15 años revelan una
tercera posibilidad: que los bosones puedan existir como un metal.
Pero para los científicos no está siendo fácil interpretar este
resultado. De hecho, la teoría convencional de los metales está en
crisis, opina Philip Phillips, de la University of Illinois en
Urbana-Champaign. La observación de una fase metálica contradice el
sentido común, de manera que para obtener una explicación satisfactoria
podríamos requerir un nuevo estado de la materia.
Phillips y Denis Dalidovich, de la Florida State University, han
analizado los experimentos realizados hasta ahora y sugieren que los
bosones, que transportan carga, se condensan en un estado metálico
parecido al vidrio.
Normalmente, los electrones son quienes transportan carga en los
metales, fermiones que están sujetos al principio de exclusión de Pauli,
el cual limita el número de partículas con carga que pueden ocupar el
mismo estado cuántico. En un superconductor, sin embargo, las cargas las
llevan pares de electrones -bosones-, que no necesitan obedecer el
principio de Pauli. Como resultado de ello, se permite la ocupación
macroscópica de un estado cuántico individual.
Como los músicos de una banda, los bosones en un superconductor marchan
todos al mismo ritmo, es decir, todos mantienen la misma fase. Cuando
pierden el paso, el resultado es un aislante.
En los experimentos analizados por Phillips y Dalidovich, un
superconductor fue transformado en un aislante, ya fuera disminuyendo el
grosor de la película o aplicando un campo magnético perpendicular. La
firma de un superconductor es una resistencia cero, mientras que la de
un aislante es una resistencia infinita. Pero en estos experimentos, se
obtenía una amplia gama de resistencias, que ni eran cero ni infinitas;
era un valor finito que parecía persistir hasta la temperatura cero. Y
su tenemos una resistividad finita a temperatura cero, entonces tenemos
un metal.
Según la teoría convencional de los metales, la metalicidad no debería
estar ahí. Por tanto, los experimentos que destruyen la
superconductividad, pero no producen inmediatamente un aislante,
implican un problema teórico serio.
Para solucionarlo, Phillips propone un nuevo estado de la materia. La
fase metálica podría explicarse diciendo que los bosones se condensan en
un estado parecido al vidrio.
Volviendo al ejemplo de la banda, si llevamos ésta a una prolongada
cuesta, los músicos se cansarán en grados diversos, provocando que
pierdan la coordinación. Pero los nuevos patrones de marcha se
propagarán a través de la banda. Mientras que ésta como un todo estará
desacompasada, existirán regiones de orden donde grupos de músicos aún
marcharán coordinados.
De una forma similar, cuando trastornamos las fases de un
superconductor, no obtenemos inmediatamente un aislante, sino un sistema
dinámico en el que las fases tienen un orden local, mientras el conjunto
se halla desordenado.
Información adicional en:
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