Según la teoría de la mecánica cuántica, las partículas pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas, lo que se conoce como dualidad onda-partícula. Este concepto ha sido demostrado experimentalmente para muchas entidades físicas, incluidos los fotones, que pueden comportarse tanto como partículas (fotones) como como ondas (luz).
En un nuevo estudio, publicado en la revista Nature Physics, investigadores de la Universidad de Glasgow en Escocia informan observaciones experimentales de electrones que se comportan de una manera paradójica similar. Descubrieron que los electrones pueden existir como partículas pesadas y de movimiento lento y también como partículas más ligeras y de movimiento más rápido al mismo tiempo. Esta naturaleza dual de los electrones nunca antes se había observado y ofrece una visión tentadora del enigmático mundo de la mecánica cuántica.
El equipo de investigación, dirigido por el Dr. Daragh McLoughlin, utilizó una combinación de tecnología láser ultrarrápida y técnicas de imagen avanzadas para investigar el comportamiento de los electrones en materiales a nanoescala. Observaron que cuando los electrones están confinados dentro de un material, sus propiedades pueden desviarse de sus características típicas.
Específicamente, los investigadores descubrieron que los electrones pueden comportarse como si hubieran ganado una masa significativa cuando están confinados en una pequeña región del espacio. Esto contrasta marcadamente con su comportamiento típico como partículas que se mueven libremente. Sin embargo, cuando a los mismos electrones se les permitió viajar a través de un espacio más grande, exhibieron una masa más ligera y se movieron con mayor velocidad.
Este extraordinario fenómeno de dualidad electrónica podría proporcionar información valiosa para comprender la superconductividad de alta temperatura, donde los materiales pueden conducir electricidad casi sin resistencia a temperaturas muy bajas. Este fenómeno aún no se comprende del todo y se cree que el comportamiento cuántico de los electrones juega un papel crucial en él.
Al estudiar la naturaleza dual de los electrones y sus propiedades inusuales cuando están confinados dentro de materiales, los científicos pueden descubrir nuevas estrategias para manipular y explotar estos comportamientos para aplicaciones potenciales en computación cuántica, electrónica a nanoescala y otras tecnologías de vanguardia.
