Crédito:Instituto de Física de Leiden
La topología es un campo emergente dentro de muchas disciplinas científicas, incluso lo que llevó a un Premio Nobel de Física en 2016. El físico de Leiden Marcello Caio y sus colegas han descubierto ahora la existencia de corrientes topológicas en analogía con las corrientes eléctricas. Su investigación se publica en Física de la naturaleza .
La gente atribuye propiedades a objetos como el color, temperatura y fase:gaseosa, líquido o sólido. Por ejemplo, un punto específico en la superficie de una rosquilla es marrón, sólido ya temperatura ambiente. Las propiedades topológicas son diferentes. Contienen información sobre todo el objeto. Por ejemplo, una rosquilla tiene un agujero. Es imposible contar el número de agujeros centrándose en una parte específica de la rosquilla. Debe considerarlo como un todo. La topología ha demostrado ser importante en muchos campos científicos. En 2016, por ejemplo, El trabajo en topología fue reconocido con el Premio Nobel de Física.
El llamado índice de Chern es otro, aunque muy abstracto, cantidad topológica. Este es un caso especial en topología. Recientemente, se descubrió que el índice de Chern tiene una densidad, denominada marcador de Chern. Esto proporciona información sobre la topología de un sistema completo incluso con solo mirar el nivel local. La línea continua en la figura 1 muestra la distribución espacial del marcador Chern, donde cada punto local tiene su propio valor. (Tenga en cuenta que este gráfico no tendría sentido para una propiedad global como el número de agujeros en un objeto). Sin embargo, los puntos locales deben cumplir con una regla a nivel global:el promedio de todos los valores locales siempre debe ser cero.
El físico de Leiden Marcello Caio, junto con un equipo de científicos del Reino Unido, ahora ha descubierto que si perturba un sistema, los valores de Chern locales se distribuirán fluyendo desde los límites hacia el interior del sistema. A diferencia de, Las propiedades topológicas globales son robustas contra las perturbaciones:el número de agujeros en una rosquilla solo cambia después de un gran mordisco. En la figura 1, una perturbación hace que el gráfico cambie de forma para seguir cumpliendo el requisito de que su integral debe ser cero. Caio y sus colegas descubrieron que esto no sucede instantáneamente, por lo que debe haber un flujo del marcador Chern a través del sistema. Esto constituye la corriente topológica, en analogía a una corriente eléctrica convencional.
Tres gráficos para la distribución espacial (y) del marcador de Chern (c) en diferentes momentos. La línea continua muestra el estado inicial cuando se produce una pequeña perturbación en los bordes. Las dos líneas discontinuas muestran la distribución del marcador de Chern después de algún tiempo. Está claro que la perturbación fluye (no instantáneamente) hacia el medio. Eso significa que estamos ante una corriente topológica.
Caio dice, "En el futuro lejano, esto podría permitir el desarrollo de nuevos dispositivos basados en corrientes topológicas además de las corrientes eléctricas. Hay muchos lugares para investigar en esta dirección. ¿Hay otras formas de crear esta corriente? ¿Podemos dirigirlos? Hay muchas posibilidades interesantes ".
