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    Los físicos sintonizan la dinámica de las partículas cuánticas exóticas

    Crédito:Universidad de Virginia Occidental

    Los físicos de la Universidad de West Virginia han descubierto una forma de controlar una partícula cuántica recién descubierta, potencialmente conduciendo a computadoras más rápidas y otros dispositivos electrónicos.

    Fermiones de Weyl, cuasipartículas sin masa que se predijo que existían en 1930 por el matemático H. Weyl, fueron detectados por primera vez en cristales sólidos por tres grupos de investigación independientes en 2015.

    Poco después de esa detección experimental, El físico teórico de WVU Aldo Romero, profesor asociado de teoría y computación de la materia condensada, y estudiante de doctorado en física Sobhit Singh, propuso una forma de ganar control sobre la dinámica de estas cuasipartículas:creándolas en pares. Su teoría, publicado en Revisión física B , fue confirmado en un experimento realizado independientemente publicado en Avances de la ciencia a principios de este año.

    "Creo que no solo nosotros, sino todas las agencias de EE. UU., Hemos reconocido que esta investigación tiene un futuro muy brillante, Romero dijo:"La idea no es solo poder encontrar materiales novedosos, sino desarrollar dispositivos para usar esas propiedades".

    Estas cuasipartículas siempre aparecen en pares. Se pueden mover y manipular de manera controlada cuando se explota un acoplamiento entre la simetría del cristal y el campo eléctrico. Singh compara el acoplamiento con un baile.

    "Esto es algo así como un baile, donde cada pareja actúa de acuerdo a los latidos, ritmo de la música y los pasos de ese estilo de baile específico, "Dijo Singh." En cristales, la interacción entre el espín y los movimientos orbitales de los electrones, o el acoplamiento espín-órbita, toca el ritmo. Un campo eléctrico externo actúa como música, y las simetrías cristalinas gobiernan el posible movimiento de los electrones. Un par de fermiones de Weyl forman la pareja de baile ".

    Las cuasipartículas son únicas porque su giro les da otro grado de libertad además de la electricidad, haciéndolos más sensibles a muchas propiedades y permitiendo que se manipulen de diferentes formas.

    "Debido a este grado adicional de libertad, podemos acoplar las cuasipartículas a otros grados de libertad. Por ejemplo, podemos aplicar luz y ver la respuesta de la misma en función del giro. Podemos aplicar temperatura y ver cuáles serán los cambios con respecto al giro. Podemos aplicar un imán y ver la respuesta con respecto al giro y cosas así, "Dijo Romero." Porque tenemos este nuevo grado de libertad, El giro, tenemos espacio para explorar. Podemos explorar todas las combinaciones posibles de esos átomos para ver cuáles serán estables, y podemos ampliar nuestra investigación para realizar nuevos dispositivos ".

    La tecnología emergente que utiliza los conceptos de fermiones de Weyl a menudo se conoce como Welytronics. Esta tecnología promete producir dispositivos mucho más rápidos y con mayor eficiencia energética en comparación con los dispositivos electrónicos existentes.

    "Todo lo que tenemos, desde bombillas hasta automóviles y computadoras, se basa en la tecnología electrónica donde utilizamos electrones masivos y de movimiento lento. En la nueva tecnología Weyltronics, utilizamos las características novedosas de los fermiones Weyl sin masa, que conducen la electricidad mucho más rápido y eficientemente en comparación con los electrones normales, ", Dijo Singh." Dado que esta tecnología aún se encuentra en una etapa temprana, Es difícil imaginar todos los dispositivos posibles que se pueden diseñar utilizando fermiones Weyl. Sin embargo, Algunas de las principales aplicaciones posibles de esta tecnología podrían incluir interruptores ultrarrápidos, transistores de espín, dispositivos lógicos, sensores de campo eléctrico y magnético y computadoras cuánticas ".

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