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Científicos observan la anomalía gravitacional en la Tierra.

La física moderna nos ha acostumbrado a nociones extrañas y contraintuitivas de la realidad, especialmente la física cuántica, que es famosa por dejar objetos físicos en extraños estados de superposición. Por ejemplo, el gato de Schrödinger, que se encuentra incapaz de decidir si está muerto o vivo. A veces, sin embargo, la mecánica cuántica es más decisiva e incluso destructiva.

Las simetrías son el santo grial para los físicos. La simetría significa que uno puede transformar un objeto de cierta manera que lo deja invariante. Por ejemplo, una bola redonda se puede girar por un ángulo arbitrario, pero siempre se ve igual. Los físicos dicen que es simétrico bajo rotaciones. Una vez que se identifica la simetría de un sistema físico, a menudo es posible predecir su dinámica.

A veces, sin embargo, las leyes de la mecánica cuántica destruyen una simetría que felizmente existiría en un mundo sin mecánica cuántica, es decir, los sistemas clásicos. Incluso para los físicos esto parece tan extraño que llamaron a este fenómeno una "anomalía".

Durante la mayor parte de su historia, estas anomalías cuánticas se limitaron al mundo de la física de partículas elementales explorado en laboratorios de aceleración enormes como el Large Hadron Collider en el CERN en Suiza. Ahora bien, un nuevo tipo de materiales, los llamados semimetales de Weyl, similares al grafeno 3-D, nos permiten poner en funcionamiento la simetría destructiva de la anomalía cuántica para trabajar en los fenómenos cotidianos, como la creación de corriente eléctrica.

En estos materiales exóticos los electrones se comportan efectivamente de la misma manera que las partículas elementales estudiadas en aceleradores de energía. Estas partículas tienen la extraña propiedad de que no pueden estar en reposo, tienen que moverse con una velocidad constante en todo momento. También tienen otra propiedad llamada spin. Es como un imán minúsculo unido a las partículas, las que vienen en dos especies. El giro puede apuntar en la dirección del movimiento o en la dirección opuesta.

Un equipo internacional de científicos han verificado un efecto fundamental en un cristal que anteriormente se pensaba que sólo era observable en el universo profundo. Los experimentos han verificado una anomalía cuántica que había sido experimentalmente elusiva antes. Los resultados aparecen en la revista Nature. Fotografía: Michael Büker

La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha).

Cuando se habla de partículas diestras y zurdas, esta propiedad se denomina quiralidad. Normalmente las dos especies diferentes de partículas, idénticas excepto por su quiralidad (mano), vendrían con simetrías separadas unidas a ellas y sus números serían conservados por separado. Sin embargo, una anomalía cuántica puede destruir su coexistencia pacífica y cambia una partícula zurda en una mano derecha o viceversa.

Apareciendo en un artículo publicado hoy en Nature, un equipo internacional de físicos, científicos materiales y teóricos de cuerdas, han observado tal material, un efecto de una anomalía cuántica más exótica que hasta ahora se pensaba que sólo se activaba por la curvatura del espacio-tiempo Como lo describe la teoría de la relatividad de Einstein.

Pero para sorpresa del equipo, descubrieron que también existe en la Tierra en las propiedades de la física del estado sólido, que gran parte de la industria de la computación se basa en, que abarca desde pequeños transistores a los centros de datos en la nube. "Por primera vez, hemos observado experimentalmente esta anomalía cuántica fundamental en la Tierra, que es extremadamente importante para nuestra comprensión del universo", dijo el Dr. Johannes Gooth, científico de IBM Research y autor principal del artículo. "Ahora podemos construir nuevos dispositivos de estado sólido basados ​​en esta anomalía que nunca se han considerado antes para potencialmente eludir algunos de los problemas inherentes a los dispositivos electrónicos clásicos, como los transistores".

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Nuevos cálculos, utilizando en parte los métodos de la teoría de cuerdas, mostraron que esta anomalía gravitacional también es responsable de producir una corriente si el material se calienta al mismo tiempo que se aplica un campo magnético. "Este es un descubrimiento increíblemente emocionante, podemos concluir claramente que la misma ruptura de simetría se puede observar en cualquier sistema físico, ya sea que ocurriera en el comienzo del universo o esté sucediendo hoy, justo aquí en la Tierra", dijo el Prof. Dr. Karl Landsteiner, teórico de cuerdas en el Instituto de Física Teórica UAM / CSIC y coautor del artículo.

Los científicos de IBM predicen que este descubrimiento abrirá una serie de nuevos desarrollos alrededor de sensores, interruptores y enfriadores termoeléctricos o dispositivos de recolección de energía, para un mejor consumo de energía.

 

[Fuente]

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