La partícula que es materia y antimateria a la vez

La partícula que es materia y antimateria a la vez

Un equipo de EEUU crea una exótica partícula cuya existencia se predijo hace más de 70 años

NUÑO DOMÍNGUEZ2 OCT 2014 - 20:33 CEST42

En 1937, un joven y brillante físico italiano llamado Ettore Majorana predijo la existencia de una partícula aparentemente imposible. No tenía carga y, por tanto, podía comportarse a la vez como si estuviese hecha de materia y antimateria. Hacía solo unos años que Paul Dirac, otro joven y brillante físico británico, había explicado la teoría moderna de la antimateria. Esta venía a decir que por cada elemento de materia conocida podía haber un reverso con carga opuesta hecha de antimateria. Así, un electrón tendría su positrón y un protón, su antiprotón. Cuando ambos entraban en contacto se desintegraban de forma violenta dejando escapar un estallido de radiación. La excepción era esa exótica partícula predicha por Majorana. Desde entonces, nadie ha conseguido observarla en la naturaleza. Su falta de carga haría que estas partículas, llamadas fermiones de Majorana, no interactuaran con la materia convencional con lo que serían muy difíciles de detectar. Hoy se piensa que partículas similares podrían ser las que componen la esquiva materia oscura, esa sustancia que compone el 23% del universo sin que nadie aún haya conseguido observarla de forma directa. Un año después de hacer su propuesta, como si fuese uno de sus fermiones indetectables, Ettore Majorana desapareció sin dejar rastro mientras viajaba en un barco hacia Nápoles.

Hoy, un equipo de investigadores de EEUU publica un estudio en el que demuestran haber observado fermiones de Majorana. Tal y como predijo el físico, se trata de partículas que se comportan como si estuviesen hechas de materia y antimateria al mismo tiempo y que serían a la vez una partícula y su propia antipartícula.

“Hemos tomado una imagen directa del fermión de Majorana"

El hallazgo no se ha hecho en un gran acelerador de partículas, como en el caso del bosón de Higgs, sino en un experimento controlado con materiales superconductores y observado con un microscopio de efecto túnel, que permite ver un material a nivel atómico. Los investigadores tomaron una finísima tira de hierro de un átomo de ancho y la enfriaron hasta rozar el cero absoluto (-273 grados). Fue entonces cuando, a cada extremo de la cadena, aparecieron los esquivos fermiones de Majorana.

“Hemos tomado una imagen directa del fermión de Majorana usando el microscopio de efecto túnel en lugar de detectar su existencia de forma indirecta”, explica a Materia Ali Yazdani, uno de los investigadores de Princeton autores del hallazgo. Sus resultados se publican hoy en la revistaScience. En 2012, otro equipo europeo clamó haber observado los mismos fermiones. Pero su detección no era del todo directa y las señales observadas podían deberse a otras causas. Las nuevas pruebas "dan más más credibilidad" a la creación de partículas de Majorana, señala Llorenç Serra, del Instituto nstituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (CSIC-UIB).

Pero, ¿son estas partículas realmente fermiones como los predichos por el desaparecido Majorana? Es una cuestión que enciende a los físicos que trabajan con detectores como el LHC o en grandes sensores para cazar neutrinos. Estos experimentos pueden observar partículas fundamentales naturales, producidas de forma espontánea en el universo o de forma provocada haciendo chocar protones a velocidades cercanas a la de la luz. Por el contrario, las partículas generadas en experimentos como el de Princeton deben su comportamiento a los átomos que las rodean, en este caso de hierro y plomo. No son partículas elementales sino una variante inferior que los físicos denominan “cuasipartículas”. La gran pregunta ahora es si las propiedades que se observan en estas cuasipartículas se dan también en el mundo de las partículas elementales.

Por ejemplo se piensa que el neutrino, que apenas interactúa con la materia, podría ser a la vez partícula y antipartícula. Esto explicaría cómo pudo surgir un universo como el que conocemos, pero nadie, por ahora, lo ha conseguido demostrar. Otras posibles partículas de Majorana aún no confirmadas y también esenciales para entender el universo serían los neutralinos, que compondrían la materia oscura, otro de los grandes interrogantes de la física actual.

“El hecho de que la naturaleza produzca cuasipartículas de Majorana resulta cuando menos sugestivo de que las partículas elementales que pueden serlo, como el neutrino, también lo serán”, opina Juan José Gómez-Cadenas. Este físico del CSIC dirige un experimento en Canfranc con el que pretende ser el primero en detectar a ese esquivo neutrino que es partícula y su contrario. “Da la impresión de que, también aquí se cumple la regla que dice que la naturaleza siempre opta por que si una cosa es posible, entonces va y la implementa”, resalta.

Yazdani añade que “quizás la clave del estudio sea que demostrar un concepto de forma experimental y con precisión en un sistema te puede dar confianza de que quizás esa misma idea juegue un papel en otro sistema”. Y añade “Esta política de preguntarse ‘¿por qué no? es probablemente la que inspiró a Majorana y ha sido clave en muchos hallazgos científicos”.

Después de 76 años, el destino del propio Majorana sigue siendo un misterio.

Adelanto hacia la computación cuántica

Más allá de los misterios del cosmos, la investigación en este campo tiene otra posible aplicación en el terreno de la computación cuántica. Esta disciplina pretende generar ordenadores millones de veces más potentes que los actuales aprovechando las propiedades cuánticas de ciertas partículas. El hecho de que los fermiones generados sean duales, a la vez materia y antimateria, les da una sorprendente estabilidad respecto a su entorno, lo que podría ayudar a usarlos para componer bits cuánticos más manejables que los que actualmente se diseñan basados en electrones, según una nota de prensa difundida por Princeton. “Son unos experimentos muy sólidos, que dan más credibilidad a que la física de partículas Majorana aparece en los sistemas de materia condensada”, opina Llorenç Serra, que investiga los efectos cuánticos de ciertos materiales en el Instituto nstituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (CSIC-UIB). Serra coincide en que el tipo de materiales usados en este estudio, cadenas de hierro superconductoras, tienen potencial para mejorar la computación cuántica. “La gran ventaja que tienen”, dice, es que los fermiones de Majorana “están deslocalizados en los dos extremos del cable”. Esto, dice, “les hace robustos y un estado cuantico robusto frente a pérdidas de coherencia es imprescindible para un ordenador cuantico”.

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EL PAÍS - http://elpais.com/m/elpais/2014/10/02/ciencia/1412271004_616324.html

Y ¿si…?

Y ¿si…?

Raúl Humberto Muñoz Aragón

Y… ¿Si la materia si se puede crear de la nada?, ¿Cómo encontrar congruencia entre el Principio de Conservación de la Materia y el Principio de Incertidumbre de Heisenberg?, Y ¿Si nuestro universo es la muestra de ello, de que de la nada se puede crear el todo? Y ¿Si en el destiempo hay una nada creadora de todo, una nada que sólo esperaba su Big Bang para iniciar la odisea de nuestra especie? Y ¿Sí somos sólo un sueño que alguien sueña?... Y ¿Si el tiempo nos sueña?

Tenía tantos “Y ¿Si…?” en su cabeza que inició un largo trayecto en la búsqueda de aquello que le diera respuestas, el “mundo de las ideas” había dejado de ser una “realidad” que le sustentara hace ya muchos años, pues los derroteros en que el conocimiento ha andado son tan diversos, disímbolos y en apariencia contradictorios que ha generado en él la necesidad de saber; una necesidad imperiosas, dolorosa por los momentos en que su finitud se torna en el peor lastre, pues el tiempo le agobiaba… y entonces sigue preguntando…

Y… ¿Si el tiempo es sólo una abstracción creada para justificar nuestra estadía en esta “realidad” que inventamos día a día? Y ¿Si al inventarnos lo inventamos?... Y ¿Si sólo es una idea para explicar la sucesión de “ocurrencias”, esas que al ocurrir nos crean y transforman? Y ¿si sólo es esa abstracción?, ¿podemos burlar esta finitud a la que estamos condenados por ella?... entonces, decidió que así sería y lo dejó de lado, pues el tiempo estorba para el proyecto que había pensado para sí, su razón de ser era sólo uno, buscar respuestas, todas y para ello se convirtió en el mejor “hacedor” de preguntas.

No tuvo tiempo ni siquiera para morir; eran tantas las dudas, tantas la pregunta que iba acumulando día a día que cuando la muerte tocó a su puerta, se encontraba inmerso en una elucubración más de los enormes dilemas que acumulaban día a día, ello le impidió oírla, y la dejó esperando… tanto que de hartazgo se olvidó que iba por él.

Su camino desde entonces ha sido arduo, poco a poco su mente ha ido desvelando cada misterio, al hacerlo inevitablemente surgen varios más por cada uno de ellos…, pero su perseverancia no tiene límite, su interés es saber, saber cada día más, llevando al límite la capacidad de hacerlo.

…Así, en un momento perdido en el futuro más lejano, tanto que el tiempo no lo ha podido alcanzar, se levanta de su viejo escritorio −que es el último vestigio de aquel que un día fue− con la satisfacción de por fin haber agotado todos los “Y ¿Si? Que pudo imaginar, que todos los que le antecedieron pudieron siquiera pensar; habiendo vencido la finitud que envolvió a hombres y mujeres, nunca se dio cuenta que había “quedadose” solo; no había ya quien escuchara la historia de todo, no había ya nadie para escuchar las respuestas que hoy tenía a cualquier pregunta.

Al saberlo todo por fin había perdido la oportunidad de saber que hay tras esto que llamamos vida, el tiempo se había agotado ya que no había más tiempo para morir, al alcanzar la inmortalidad, perdió la última respuesta.

ymahr@yahoo.com