Artículo publicado por Eugene Samuel Reich el 28 de febrero de 2012 en Nature News
Las pruebas de los esquivos fermiones de Majorana generan posibilidades para los computadores cuánticos.
Entrar en la charla del pionero en nanociencia Leo Kouwenhoven, en la reunión de marzo de la Sociedad Física Americana en Boston, Massachusetts, era como tratar de subirse en un vagón de metro en hora punta. Los rumores en los pasillos eran que el grupo de Kouwenhoven, con sede en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, podrían haber vencido a varios equipos competidores de física del estado sólido – y a la comunidad de físicos de alta energía – en un objetivo buscado desde hace tiempo, la detección de fermiones de Majorana, unas misteriosas partículas mecánico-cuánticas que pueden tener aplicaciones en la computación cuántica.
Kouwenhoven no defraudó. “¿Hemos visto fermiones de Majorana? Diría que la respuesta es un sí prudente”, concluyó al final de una presentación repleta de datos.
Ettore Majorana
Las partículas cuánticas aparecen en dos clases: fermiones y bosones. Mientras que los bosones pueden ser sus propias antipartículas, lo que implica que pueden aniquilarse entre sí en un destello de energía, los fermiones normalmente tienen antipartículas distintas, por ejemplo, la antipartícula de un electrón es un positrón de carga positiva. Pero en 1937, el físico italiano Ettore Majorana adaptó las ecuaciones que había usado el inglés Paul Dirac para describir el comportamiento de fermiones y bosones, para predecir la existencia de un tipo de fermión que era su propia antipartícula. Con el paso de las décadas, los físicos de partículas han buscado los fermiones de Majorana en la naturaleza, y después de 2008, los físicos de materia condensada empezaron a pensar en maneras en que podrían formarse a partir del comportamiento colectivo de los electrones en los materiales en estado sólido, específicamente, en superficies en contacto con superconductores en cables unidimensionales.
El experimento de Kouwenhoven se centra en las últimas líneas. En la configuración de su equipo, nanocables de antimoniuro de indio se conectan a un circuito con un contacto de oro en un extremo y una porción de superconductor en el otro, y se exponen a un campo magnético moderadamente alto. Las medidas de la conductancia eléctrica de los nanocables mostró un pico en el voltaje cero que es consistente con la formación de un par de partículas de Majorana, una en cada extremo de la región del nanocable en contacto con el superconductor. Como comprobación, el grupo varió la orientación del campo magnético y comprobó que el pico iba y venía como se esperaría de unos fermiones de Majorana.
Aunque otros grupos habían informado anteriormente de pruebas circunstanciales de la aparición de fermiones de Majorana en materiales sólidos, Jay Sau, físico de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts que asistió a la charla de Kouwenhoven, dice que ésta es la primera medida directa. “Creo que es el experimento más prometedor hasta el momento”, dice. “Sería difícil defender que no son fermiones de Majorana”.
Se han propuesto múltiples esquemas en los que los fermiones de Majorana actúan como ‘bits’ en computadores cuánticos, aunque Sau advierte que no está aún claro si los creados por Kouwenhoven vivirán lo suficiente para usarse de este forma.
Si se mantienen los resultados del grupo de Delft, no sólo representaría un impresionante logro en la física del estado sólido, sino que lo hace por delante de otras aproximaciones para crear fermiones de Majorana. Por ejemplo, el neutralino, una hipotética partículas supersimétrica que podría tener en cuenta parte o toda la materia oscura del universo, se cree que es un fermión de Majorana. Algunos modelos sugieren que los neutralinos podrían producirse en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, en Suiza.
Artículo e Referencia: Nature doi:10.1038/nature.2012.10124.
Autor: Eugene Samuel Reich
Fecha Original: 28 de febrero de 2012
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