{"id":15885,"date":"2016-07-25T08:21:26","date_gmt":"2016-07-25T07:21:26","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=15885"},"modified":"2016-07-25T08:21:26","modified_gmt":"2016-07-25T07:21:26","slug":"la-particula-que-es-materia-y-antimateria-a-la-vez-3","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2016\/07\/25\/la-particula-que-es-materia-y-antimateria-a-la-vez-3\/","title":{"rendered":"La part\u00edcula que es materia y antimateria a la vez"},"content":{"rendered":"
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Un equipo de EEUU crea una ex\u00f3tica part\u00edcula cuya existencia se predijo hace m\u00e1s de 70 a\u00f1ose<\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
Reportaje de Nu\u00f1o Dom\u00ednguez<\/div>\n
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Imagen de microscopio del material observado con las nuevas part\u00edculas observadas \/ Princeton<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
\"Ettore<\/div>\n
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En 1937, un joven y brillante f\u00edsico italiano llamado Ettore Majorana predijo la existencia de una part\u00edcula<\/a> aparentemente imposible. No ten\u00eda carga y, por tanto, pod\u00eda comportarse a la vez como si estuviese hecha de materia y antimateria. Hac\u00eda solo unos a\u00f1os que Paul Dirac, otro joven y brillante f\u00edsico brit\u00e1nico, hab\u00eda explicado la teor\u00eda moderna de la antimateria. Esta ven\u00eda a decir que por cada elemento de materia conocida pod\u00eda haber un reverso con carga opuesta hecha de antimateria. As\u00ed, un electr\u00f3n<\/a> tendr\u00eda su positr\u00f3n y un prot\u00f3n<\/a>, su antiprot\u00f3n<\/a>. Cuando ambos entraban en contacto se desintegraban de forma violenta dejando escapar un estallido de radiaci\u00f3n. La excepci\u00f3n era esa ex\u00f3tica part\u00edcula predicha por Majorana. Desde entonces, nadie ha conseguido observarla en la naturaleza. Su falta de carga har\u00eda que estas part\u00edculas, llamadas fermiones<\/a> de Majorana, no interactuaran con la materia convencional con lo que ser\u00edan muy dif\u00edciles de detectar. Hoy se piensa que part\u00edculas similares podr\u00edan ser las que componen la esquiva materia oscura<\/a>, esa sustancia que compone el 23% del universo sin que nadie a\u00fan haya conseguido observarla de forma directa. Un a\u00f1o despu\u00e9s de hacer su propuesta, como si fuese uno de sus fermiones<\/a> indetectables, Ettore Majorana desapareci\u00f3 sin dejar rastro mientras viajaba en un barco hacia N\u00e1poles.<\/p>\n

Hoy, un equipo de investigadores de EEUU publica un estudio en el que demuestran haber observado fermiones<\/a> de Majorana. Tal y como predijo el f\u00edsico, se trata de part\u00edculas que se comportan como si estuviesen hechas de materia y antimateria al mismo tiempo y que ser\u00edan a la vez una part\u00edcula y su propia antipart\u00edcula.<\/p>\n

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Los Fermiones de Majorana son muy interesantes – no s\u00f3lo porque su descubrimiento abre un cap\u00edtulo nuevo y desconocido de la f\u00edsica fundamental, ..<\/p>\n

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El hallazgo no se ha hecho en un gran acelerador de part\u00edculas, como en el caso del bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a><\/a>, sino en un experimento controlado con materiales superconductores y observado con un microscopio de efecto t\u00fanel, que permite ver un material a nivel at\u00f3mico. Los investigadores tomaron una fin\u00edsima tira de hierro de un \u00e1tomo de ancho y la enfriaron hasta rozar el cero absoluto (-273 grados). Fue entonces cuando, a cada extremo de la cadena, aparecieron los esquivos fermiones<\/a> de Majorana.<\/p>\n

\u201cHemos tomado una imagen directa del fermi\u00f3n<\/a> de Majorana usando el microscopio de efecto t\u00fanel en lugar de detectar su existencia de forma indirecta\u201d, explica a Materia Ali Yazdani<\/a>, uno de los investigadores de Princeton autores del hallazgo. Sus resultados se publican hoy en la revista Science<\/em><\/a>. En 2012, otro equipo europeo clam\u00f3 haber observado los mismos fermiones<\/a>. Pero su detecci\u00f3n no era del todo directa y las se\u00f1ales observadas pod\u00edan deberse a otras causas. Las nuevas pruebas “dan m\u00e1s m\u00e1s credibilidad” a la creaci\u00f3n de part\u00edculas de Majorana, se\u00f1ala\u00a0Lloren\u00e7 Serra<\/a>, del Instituto nstituto de F\u00edsica Interdisciplinar y Sistemas Complejos (CSI<\/a>C-UIB).<\/p>\n

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Pero, \u00bfson estas part\u00edculas realmente fermiones<\/a> como los predichos por el desaparecido Majorana? Es una cuesti\u00f3n que enciende a los f\u00edsicos que trabajan con detectores como el LHC o en grandes sensores para cazar neutrinos<\/a>. Estos experimentos pueden observar part\u00edculas fundamentales naturales, producidas de forma espont\u00e1nea en el universo o de forma provocada haciendo chocar protones<\/a> a velocidades cercanas a la de la luz. Por el contrario, las part\u00edculas generadas en experimentos como el de Princeton deben su comportamiento a los \u00e1tomos que las rodean, en este caso de hierro y plomo. No son part\u00edculas elementales sino una variante inferior que los f\u00edsicos denominan \u201ccuasipart\u00edculas\u201d. La gran pregunta ahora es si las propiedades que se observan en estas cuasipart\u00edculas se dan tambi\u00e9n en el mundo de las part\u00edculas elementales.<\/p>\n

Por ejemplo se piensa que el neutrino<\/a>, que apenas interact\u00faa con la materia, podr\u00eda ser a la vez part\u00edcula y antipart\u00edcula. Esto explicar\u00eda c\u00f3mo pudo surgir un universo como el que conocemos, pero nadie, por ahora, lo ha conseguido demostrar. Otras posibles part\u00edculas de Majorana a\u00fan no confirmadas y tambi\u00e9n esenciales para entender el universo ser\u00edan los neutralinos, que compondr\u00edan la materia oscura<\/a>, otro de los grandes interrogantes de la f\u00edsica actual.<\/p>\n

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\u201cEl hecho de que la naturaleza produzca cuasipart\u00edculas de Majorana resulta cuando menos sugestivo de que las part\u00edculas elementales que pueden serlo, como el neutrino<\/a>, tambi\u00e9n lo ser\u00e1n\u201d, opina Juan Jos\u00e9 G\u00f3mez-Cadenas. Este f\u00edsico del CSI<\/a>C dirige un experimento en Canfranc con el que pretende ser el primero en detectar a ese esquivo neutrino<\/a> que es part\u00edcula y su contrario<\/a>. \u201cDa la impresi\u00f3n de que, tambi\u00e9n aqu\u00ed se cumple la regla que dice que la naturaleza siempre opta por que si una cosa es posible, entonces va y la implementa\u201d, resalta.<\/p>\n

Yazdani a\u00f1ade que \u201cquiz\u00e1s la clave del estudio sea que demostrar un concepto de forma experimental y con precisi\u00f3n en un sistema te puede dar confianza de que quiz\u00e1s esa misma idea juegue un papel en otro sistema\u201d. Y a\u00f1ade \u201cEsta pol\u00edtica de preguntarse \u2018\u00bfpor qu\u00e9 no? es probablemente la que inspir\u00f3 a Majorana y ha sido clave en muchos hallazgos cient\u00edficos\u201d.<\/p>\n

Despu\u00e9s de 76 a\u00f1os, el destino del propio Majorana sigue siendo un misterio.”<\/p>\n

Hasta aqu\u00ed el ar\u00edculo de El Pais.<\/p>\n

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Ettore Majorana (1906-\u00bf1938?) solo public\u00f3 10 art\u00edculos cient\u00edficos, el \u00faltimo de ellos p\u00f3stumo. Sin embargo, muchos lo comparan con Newton<\/a>, con Galileo y con los grandes genios del siglo XX. Durante su vida muy pocos se dieron cuenta de su genio, salvo quiz\u00e1s Enrico Fermi<\/a> (1901-1954), Premio Nobel de F\u00edsica en 1938 por su teor\u00eda de la interacci\u00f3n d\u00e9bil, quien le dirigi\u00f3 la tesis de grado en 1929, y Emilio G. Segr\u00e9 (1905-1989), Premio Nobel de F\u00edsica en 1959 por el descubrimiento del antiprot\u00f3n<\/a>, que fue su profesor en 1928. \u00bfPor qu\u00e9 Majorana es un mito y est\u00e1 considerado uno de los f\u00edsicos m\u00e1s importantes e influyentes del siglo XX? Hay un tipo de fermiones<\/a> que recibe su nombre, los fermiones<\/a> de Majorana, en pie de igualdad con los fermiones<\/a> de Dirac. Obviamente, solo un gran genio puede poner su nombre al lado de los de Fermi<\/a> y Dirac. \u00bfRealmente Majorana fue uno de los padres de la f\u00edsica del siglo XX?<\/p>\n

Las Matem\u00e1ticas<\/strong><\/p>\n

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La historia se articula fundamentalmente entorno a la relaci\u00f3n de Ettore Majorana (1906-1938), un joven genio de las matem\u00e1ticas puras, con el f\u00edsico Enrico Fermi<\/a> (1901 \u2013 1954). En su primer encuentro, Fermi<\/a> entra en un aula donde este joven se encuentra solo, escribiendo en una pizarra (la escena puede verse aqu\u00ed<\/a>). \u201c\u00bfHas probado t\u00fa esa soluci\u00f3n<\/em>?\u201d, le pregunta. Ettore se vuelve ligeramente para ver a su interlocutor, y al momento sigue escribiendo, respondiendo \u201cFue dif\u00edcil al principio, pero s\u00f3lo fueron cuentas<\/em>\u201d. Fermi<\/a> se sonr\u00ede con sorna (\u00bfs\u00f3lo cuentas<\/em>?), y le pregunta sobre el tiempo que le llev\u00f3 resolverlo. \u201cEs verdad que me ha llevado bastante. Estuve toda<\/em> una noche<\/em>\u201d, responde el joven. Fermi<\/a>, con un tono un poco m\u00e1s severo, responde: \u201cA nosotros nos llev\u00f3 una semana<\/em>. Y \u00e9ramos tres<\/em>\u201d. A continuaci\u00f3n le pregunta por sus intereses como estudiante. Hace ingenier\u00eda, aunque afirma no apasionarle demasiado, y explica c\u00f3mo ve las cosas:<\/p>\n

En realidad me gustan las matem\u00e1ticas, pero me fastidia que todo el mundo se aproveche de ellas. F\u00edsicos, ingenieros, generales de artiller\u00eda… El esfuerzo de resolver un problema deber\u00eda bastar por s\u00ed mismo – un c\u00e1lculo perfecto deber\u00eda ser inmediatamente destruido<\/em>.<\/p>\n

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En ese instante, despu\u00e9s de volver a echar un vistazo a la pizarra, Fermi<\/a> comienza a borrarla. \u201c\u00bfQu\u00e9 hace<\/em>?\u201d, le pregunta Ettore. \u201cDestruyo un c\u00e1lculo perfecto<\/em>\u201d, responde. Entonces Fermi<\/a> le ofrece un libro, y le pide que elija lo que quiera. Ettore abre por una p\u00e1gina al azar, y se lo devuelve. \u201cNo es f\u00e1cil<\/em>\u201d, responde, pero claro, para eso es el gran Enrico Fermi<\/a>, no le queda m\u00e1s remedio que resolver el ejercicio en cuesti\u00f3n, que resulta ser una integral definida. La escribe. Es la siguiente:<\/p>\n

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Mientras Fermi<\/a> escribe y llena la pizarra de cuentas, Ettore se sienta de espaldas a \u00e9l sobre la tarima, y escribe en una peque\u00f1a libreta (del tama\u00f1o de los post-it<\/em>, aproximadamente). Cuando la c\u00e1mara muestra lo que ha escrito, mientras Fermi<\/a> sigue llenando el encerado, vemos la integral, a continuaci\u00f3n x<\/em> = 2cosht<\/em>, y directamente la expresi\u00f3n de una primitiva (ver la imagen):<\/p>\n

y mentalmente, como en otros momentos de la pel\u00edcula, pensativo, acaba escribiendo el resultado: 1,21. Ha terminado mucho antes que Fermi<\/a>, que sigue llenando la pizarra. Sonr\u00ede.<\/p>\n

\u00a0\"\"<\/p>\n

Al poco, Fermi<\/a> termina y exclama \u201c\u00a1Ya est\u00e1 hecho<\/em>!\u201d Y recuadra la soluci\u00f3n, 1,21. Vemos la pizarra en la imagen, tal y como la har\u00eda cualquiera (cualquiera que sepa, por supuesto, que un cambio de variable posible para eliminar la ra\u00edz cuadrada es trigonom\u00e9trico; recu\u00e9rdense para deducir si necesitamos una raz\u00f3n circular o hiperb\u00f3lica las identidades sen<\/em>2<\/sup>x<\/em> + cos<\/em>2<\/sup>x<\/em> = 1, o cosh<\/em>2<\/sup>x<\/em> \u2013 senh<\/em>2<\/sup>x<\/em> = 1). Fermi<\/a> utiliza el teorema del cambio de variable, etc., etc. Entonces Ettore le lanza el cuadernillo para que compruebe c\u00f3mo lleg\u00f3 a la misma soluci\u00f3n en menor tiempo y necesitando menos espacio.<\/p>\n

Si uno se toma la molestia de hacer el c\u00e1lculo (es pesado, pero \u201cnon \u00e8 difficile<\/em>\u201d, es un ejercicio de primero de ingenier\u00eda; perd\u00f3n, de grado en ingenier\u00eda, aunque tal y como se han pensado estos nuevos estudios (que toman su nombre de una ciudad italiana, precisamente), probablemente ya no la haga nadie, y en el mejor de los casos, se la encomienden al ordenador), comprobar\u00e1 que el resultado de la primitiva (al menos el que me sale a m\u00ed) es:<\/p>\n

que en realidad vale 1.205234942 (y esto \u00faltimo s\u00ed lo he hecho con el ordenador). Hay un error en el argumento de la arcotangente, y no sabemos quien es esa misteriosa \u03b3, que por m\u00e1s vueltas que le he dado, no se me ha ocurrido. Pero desde luego, pensando en c\u00f3mo el cine representa las matem\u00e1ticas, nada que ver con la integral trivialona de la pel\u00edcula espa\u00f1ola comentada el mes pasado.<\/p>\n

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Adelanto hacia la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/h2>\n

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M\u00e1s all\u00e1 de los misterios del cosmos, la investigaci\u00f3n en este campo tiene otra posible aplicaci\u00f3n en el terreno de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Esta disciplina pretende generar ordenadores millones de veces m\u00e1s potentes que los actuales aprovechando las propiedades cu\u00e1nticas de ciertas part\u00edculas. El hecho de que los fermiones<\/a> generados sean duales, a la vez materia y antimateria, les da una sorprendente estabilidad respecto a su entorno, lo que podr\u00eda ayudar a usarlos para componer bits cu\u00e1nticos m\u00e1s manejables que los que actualmente se dise\u00f1an basados en electrones<\/a>, seg\u00fan una nota de prensa difundida por Princeton. \u201cSon unos experimentos muy s\u00f3lidos, que dan m\u00e1s credibilidad a que la f\u00edsica de part\u00edculas Majorana aparece en los sistemas de materia condensada\u201d, opina Lloren\u00e7 Serra, que investiga los efectos cu\u00e1nticos de ciertos materiales en el Instituto nstituto de F\u00edsica Interdisciplinar y Sistemas Complejos (CSI<\/a>C-UIB). Serra coincide en que el tipo de materiales usados en este estudio, cadenas de hierro superconductoras, tienen potencial para mejorar la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. \u201cLa gran ventaja que tienen\u201d, dice, es que los fermiones<\/a> de Majorana \u201cest\u00e1n deslocalizados en los dos extremos del cable\u201d. Esto, dice, \u201cles hace robustos y un estado cuantico robusto frente a p\u00e9rdidas de coherencia es imprescindible para un ordenador cuantico\u201d.<\/p>\n

Publica: emilio silvera<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Guardar<\/span><\/p>\n

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