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Científicos observan una nueva partícula cuántica con propiedades de una bola de relámpagos

Universidad Aalto y Colegio Amherst

En la literatura científica se describe a los skyrmions como un vórtice de átomos que surge al aplicar, de forma controlada, una carga magnética sobre las partículas de ciertos materiales, de tal forma que los espines de los electrones, que en condiciones normales se alinea en la misma dirección, adquieren los skyrmions una forma de trenza.

La particula cuántica (skyrmion) fue formulada a principios de los 60’s. Su padre, el físico británico Tony Skyrme, fallecido en 1987, ha pasado de puntillas por la historia de la ciencia.

Se le recuerda como un investigador modesto, de poca ambición, y a pesar de su modelo matemático (la existencia de los skyrmion era sólo una hipótesis) solucionaba de manera solvente un problema físico de la época, a saber, el comportamiento de las partículas subatómicas, pero no alcanzó gran repercusión.

Uno de los problemas de esta partícula, era que carecía de valor práctico que motivase a los investigadores a indagar en los misteriosos Skyrmions. Pero durante el 2013, por primera vez hallaron su utilidad en una tecnología emergente emparentada con la computación cuántica, la espirotrónica, cuyo principal objetivo es el desarrollo de sistemas de almacenamiento y procesamiento de datos más potentes y dotados de una mayor capacidad, gracias al desarrollo de los bits cuánticos.

El equipo de investigadores del grupo Wisendanger de la Universidad de Hamburgo lograron leer y escribir datos utilizando Skyrmions, un hito científico que se postula como una posible revolución en el futuro de los discos duros.

Ahora, el Colegio Amherst (EUA) y la Universidad Aalto (Finlandia) han logrado crear y observar por primera vez un Skyrmion tridimensional. Relativamente pocas personas en la historia pueden decir que han visto, de primera mano, el misterioso y poco común fenómeno eléctrico de la “bola de relámpagos”: efecto que se produce durante tormentas eléctricas y que hasta ahora no se entiende del todo. Logro realizado por el Profesor de Física David S. Hall, sus estudiantes y colaboradores, que observaron un símil microscópico.

Vista de la cámara de vació donde se creó el skyrmion tridimensional. (Foto: Universidad de Aalto)
Vista de la cámara de vació donde se creó el skyrmion tridimensional. (Foto: Universidad de Aalto)

Los hallazgos de Hall y colegas, fueron publicados por Science Advances. Donde detallan la creación de un Skyrmion, en la que los espines de los átomos apuntan en direcciones concretas. Este nudo puede moverse o aflojarse, pero no deshacerse, y parece ser el secreto capaz de mantener cohesionadas curiosas esferas de energía.

Los campos magnéticos simulados, producidos por un skyrmion en 3D están dispuestos en anillos enlazados. La disposición coincide con la de los campos magnéticos propuestos para explicar la bola de rayos (rayos globulares). (Imagen: Science News)
Los campos magnéticos simulados, producidos por un skyrmion en 3D están dispuestos en anillos enlazados. La disposición coincide con la de los campos magnéticos propuestos para explicar la bola de rayos (rayos globulares).
(Imagen: Science News)

La partícula fue creada por los investigadores a partir de un gas extremadamente frío. Como si fueran cordones, los investigadores usaron los momentos magnéticos atómicos de dicho gas para anudar las partículas y permitir que exhibieran muchas de las propiedades que se prevé tienen las bolas de rayos.

Estos nuevos resultados podrían inspirar nuevas formas de mantener el plasma intacto en esferas estable en el interior de los reactores nucleares de fusión. Esto es crucial, porque el plasma de estos reactores requiere ser encerrado en campos magnéticos para evitar destruir las paredes de los reactores, puesto que se encuentra a unas temperaturas muy elevadas.

 

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