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| Cuarteto de electrones fueron observados en este material superconductor basado en hierro. Foto: Vadim Grinenko y Federico Caglieris CC BY-NC-SA |
Los físicos han confirmado la primera observación del acoplamiento de cuatro electrones. Este cuarteto es un estado de la materia previamente predicho y podría proporcionar información sobre la superconductividad, el estado peculiar en el que los materiales pueden transmitir electricidad sin resistencia.
Los hallazgos se publican en la revista Nature Physics.
En el estado de superconductividad, los electrones se acoplan en pares, dando lugar a propiedades macroscópicas inusuales. Los electrones deberían repelerse entre sí, pero en condiciones particulares (bajas temperaturas y dentro de los cristales) pueden unirse. Y una vez que lo hacen, pueden fluir sin dispersarse por defectos y obstáculos. El material es ahora un superconductor y no tiene resistencia eléctrica.
Algunos científicos se han preguntado si también era posible crear cuarteto. Esa idea va en contra de las expectativas de la teoría de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BSC), que sustenta la comprensión microscópica de la superconductividad. Para que eso sea posible, algo debe detener la formación de pares de electrones y luego permitir la formación del cuarteto.
En 2018, el equipo encontró un comportamiento peculiar en un material que parecía insinuar un estado tan raro. La investigación de seguimiento en múltiples instituciones y laboratorios ha desarrollado el caso y se publicó esta semana.
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| Los electrones deberían repelerse entre sí, pero en condiciones particulares (bajas temperaturas y dentro de los cristales) pueden unirse. |
El material en cuestión es una mezcla de bario, potasio, hierro y arsénico. Su fórmula química es Ba1−xKxFe2As2 y si estás familiarizado con las fórmulas químicas, te sorprenderá al encontrar una letra x allí. Eso simplemente indica una variable: los científicos pueden jugar con la cantidad de bario y potasio que están agregando.
Y esa es la clave de este descubrimiento. El material suele ser un superconductor (por debajo de cierta temperatura) pero cuando x es 0,8 de repente en lugar de ver superconductividad, ven lo contrario.
La evidencia crucial que sugiere que probablemente se trataba de una formación cuádruple de electrones es la ruptura de la simetría de inversión del tiempo. Si la inversión del tiempo no se rompe cuando está observando un estado, se verá igual si el tiempo fluye hacia adelante o hacia atrás. Esto es lo que sucede en los superconductores.
"Sin embargo, en el caso de un condensado de cuatro fermiones que informamos, la inversión del tiempo lo pone en un estado diferente", dijo en un comunicado el autor principal, el profesor Egor Babaev del KTH Royal Institute of Technology.
“Probablemente se necesitarán muchos años de investigación para comprender completamente este estado”, dijo. “Los experimentos abren una serie de nuevas preguntas, revelando una serie de otras propiedades inusuales asociadas con su reacción a gradientes térmicos, campos magnéticos y ultrasonido. que todavía tienen que entenderse mejor ".
Fuente: https://www.iflscience.com/physics/electrons-in-a-foursome-make-a-new-state-of-matter/