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EL DIARIO digital
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Generalmente, se ve a los electrones revoloteando alrededor de sus átomos, pero un equipo de físicos ahora ha fotografiado las partículas en un estado muy diferente: acurrucadas, juntas, en una fase cuántica llamada cristal de Wigner, sin núcleo en su núcleo.
La fase lleva el nombre de Eugene Wigner, quien predicho en 1934 que los electrones cristalizarían en una red cuando ciertas interacciones entre ellos sean lo suficientemente fuertes. El equipo reciente utilizó microscopía de túnel de barrido de alta resolución para imagen directa del cristal predicho; su investigación es publicado esta semana en Naturaleza.
"El cristal de Wigner es una de las fases cuánticas de la materia más fascinantes que se han predicho y es objeto de numerosos estudios que afirman "Hemos encontrado, en el mejor de los casos, evidencia indirecta de su formación", dijo Ali Yazdani, físico de la Universidad de Princeton y autor principal del estudio en una universidad liberal.
Los electrones se rechazan mutuamente: les gusta mantenerse alejados unos de otros. En la década de 1970, un equipo de los Laboratorios Bell creó un cristal de electrones rociando las partículas sobre helio y observaron que los electrones se comportaban como un cristal. Pero ese experimento quedó estancado en el ámbito clásico. El experimento reciente produjo un "verdadero cristal de Wigner", según el equipo, porque los electrones en la red funcionaban como una onda en lugar de partículas individuales pegadas entre sí.
Wigner teorizó que esta fase cuántica de electrones ocurriría debido a la repulsión mutua de las partículas, no a pesar de ello. Solo ocurre en temperaturas muy frías y en condiciones de baja densidad. En el nuevo experimento, el equipo colocó electrones entre dos láminas de grafeno. Se purgó exhaustivamente de las imperfecciones del material. Luego, se enfriaron las muestras y se les aplicó un campo magnético perpendicular. La intensidad más alta del campo magnético fue 13,95 Tesla, y la temperatura más baja fue de 210 milikelvin. Poner los electrones en un campo magnético limita aún más su movimiento, aumentando las posibilidades que cristalizarán.
"Existe una repulsión inherente entre los electrones", dijo Minhao He, investigador de la Universidad de Princeton y coautor del artículo en la misma liberación. "Quieren alejarse unos a otros, pero mientras tanto, los electrones no pueden estar infinitamente separados debido a la densidad finita. El resultado es que forman una estructura reticular regularizada y muy empaquetada, con cada electrón localizado ocupando una cierta cantidad de espacio".
El equipo se sorprendió de que el cristal de Wigner permaneciera estable en un rango más largo de lo esperado. Sin embargo, a densidades más altas, la fase cristalina dio camino a un electrón líquido. A continuación, los investigadores esperan obtener imágenes de cómo la fase del cristal de Wigner da paso a otras fases de electrones bajo un campo magnético.
Son días embriagadores para el estudio de materiales exóticos, desde escrutando el segundo sonido de calor a Cristales de tiempo que persisten por más tiempo que nunca antes. Al sondear la materia en sus extremos, los físicos comprenderán mejor las cosas que componen nuestro universo y las enigmáticas leyes ellos obedecen.
