Los científicos de Stanford y de California han encontrado evidencia de los fermiones Majorana, partículas que son sus propias antipartículas. Se sabe que cada partícula fundamental en el universo tiene su propia antipartícula, lo cual tiene la misma masa pero la carga opuesta. Si la partícula choca contra su propia antipartícula, las dos se aniquilan y se generan fotones.
Se ha teorizado, sin embargo, que hay excepción a la regla, por lo cual algunas partículas tienen sus propias antipartículas que son la misma partícula en realidad. Ahora los científicos mencionados han encontrado una fuerte evidencia para este tipo de partículas, las cuales se han bautizado como “la partícula angelical”.
La teoría al respecto data de 1937, cuando el físico Ettore Majorana dijo que había un problema con la familia de los fermiones. Todos los protones, electrones, neutrinos y quarks son fermiones, y estos tienen sus correspondientes antipartículas, pero de acuerdo a los cálculos de Majorana, debería haber partículas que son sus propias antipartículas.
Partículas sin carga, con neutrones y neutrinos, son los candidatos más víables para ser fermiones de Majorana, pero los antineutrones ya han sido descubiertos. Hay sin embargo una gran pregunta al respecto de los neutrinos y los experimentos actuales buscan determinar si de hecho el neutrino son su propia antipartícula. No obstante, la dificultad de los experimentos significan que la respuesta final podría estar hasta dentro de una década. Cabe decir que los fotones no tienen masa y que además, son su propia antipartícula, por lo que no podemos saber, por ejemplo, si la radiación lumínica corresponde a luz de antifotones y no de fotones. No se puede hacer ninguna distinción al respecto hasta donde se sabe.
Mientras tanto, lo que se hace es buscar las llamadas “cuasipartículas”. Como su nombre lo sugiere, no son partículas naturales, pero salen de un comportamiento colectivo de electrones y tienen ciertas propiedades de las partículas. Es difícil de visualizar, pero una analogía es pensar en las burbujas de una bebida carbonatada en donde hay un comportamiento de éstas que es “colectivo” y aunque no son objetos realmente independientes, las burbujas pueden ser medidas a través de ciertas propiedades como tamaño, forma, etcétera.
De la misma manera, las cuasipartículas no pueden ocurrir fuera de ciertas condiciones muy específicas, pero pueden ser consideradas como fermiones Majorana si exhiben las propiedades correctas. Ahora, los investigadores de Stanford y California han encontrado una marca que podría mostrar la presencia de estos fermiones hipotéticos.
“Nuestro equipo predijo exactamente dónde encontrar el fermión Majorana y qué es lo que teníamos que buscar en nuestro experimento”, dice Soucheng Zhang, uno de los autores del trabajo de investigación y del artículo técnico. “Este descubrimiento concluye una de las búsquedas más intensas en la física fundamental, la cual ya tiene 80 años de trabajo”.
Para hacer que estas cuasipartículas se muestren a sí mismas, el equipo construyó una “bebida” de forma muy cuidadosa, en donde se usaron películas delgadas de dos materiales cuánticos, una encima de la otra. En el final hay un aislante superconductor topológico, el cual permite a los electrones moverse rápidamente en los bordes de la superficie del material pero no a la mitad. Añadiendo un poco de un material magnético para hacer que la mezcla de los electrones se mueva en una dirección en uno de los bordes y por otro lado, en la dirección opuesta en el otro borde.
Entonces los investigadores pusieron un imán sobre el material, lo que causó que los electrones fuesen más lentamente, se detuvieran y cambiaran de dirección. Las cuasipartículas empezaron a emerger en pares del material, caminando en la misma trayectoria de los electrones, pero con la diferencia que, al detenerse y dar la vuelta, lo hicieron en “pasos”, exactamente a la mitad, como los electrones. Esto ocurre porque en esencia, es solamente la mitad de una partícula ya que el par de cuasipartículas se perdió en el camino. Y este es el fenómeno que esperaban ver los científicos.
Zhang propuso llamar a esta la “partícula angelical” a partir de la novela de Dan Brown, “Angeles y demonios”, en donde se supone, se crea una bomba usando materia y antimateria. Pero en términos más realistas, estas partículas podrían servir eventualmente para crear computadoras cuánticas más seguras, aunque no se establece aún ningún mecanismo para ello.
El siguiente video muestra a Zhang explicando el tema: