Científicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú predicen la existencia un nuevo estado de la materia en forma de un líquido de una sola dimensión, que no puede ser descrito por los modelos existentes.

Los cálculos teóricos indican que la posible existencia se desprenden de la materia fermiónica en un estado desconocido. Los fermiones son uno de los dos tipos básicos de partículas en la naturaleza, el otro son los bosones. En el modelo estándar de la física de particular, los fermiones se consideren los constituyentes básicos de la materia.

“El estado líquido de una sola dimensión de la materia no es necesariamente uno que puede observarse a simple vista a escala macroscópica”, dijo Alexander Rozhkov, responsable del estudio.

A su juicio, el término «líquido» debe entenderse en sentido amplio, ya que se aplica a los modelos que describen los sistemas de multi-partículas con la interacción entre las partículas. Tales modelos se pueden describir como objetos bastante ordinarios, tales como electrones en los conductores y objetos más sofisticados, como nanotubos, nanohilos o láminas de grafeno.

«En la actualidad hay dos modelos generales de la materia fermiónica: el líquido fermiónico (para espacios de tres y dos dimensiones) y el líquido Tomonaga-Luttinger (para espacios de una sola dimensión)», he demostrado ahora que es posible producir otro estado de la materia en una dimensión ajustando determinadas interacciones. Este estado es similar a estos dos modelos, pero no se puede reducir a ninguno. He sugerido llamarlo líquido aquasi-fermiónico«, agrego.

Como se desprende de la denominación propuesta, el nuevo estado se compone de fermiones, que son partículas con espín semi-entero (el espín es la característica cuántica de una partícula, mientras que el semi-entero es un entero más la mitad). De acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, el comportamiento de las sustancias que consisten en fermiones difiere de los de la materia que consiste en bosones, que son partículas con espín entero.

Rozhkov también señala que a bajas temperaturas y en altos campos magnéticos, los fermiones empiezan a comportarse como si no tuvieran ningún espín, lo que simplifica su modelado y permite a un investigador mantener la suficiente precisión.

Las estimaciones preliminares muestran que el nuevo estado líquido unidimensional puede obtenerse utilizando átomos enfriados a temperaturas muy bajas en trampas magnéticas. Sin embargo, todavía es demasiado pronto para considerar la aplicación práctica de un sistema de este tipo, de acuerdo con Rozhkov.

Referencia: MIPT