Descubrimiento cuántico desafía las leyes de la física y sorprende a los científicos

Lu Li, un físico de la Universidad de Michigan, lideró un equipo internacional que realizó un descubrimiento sorprendente en el campo de la física cuántica. Este hallazgo, publicado en la revista Physical Review Letters, reveló oscilaciones cuánticas dentro de un material aislante, desafiando las suposiciones que se mantenían durante mucho tiempo sobre el comportamiento de estos materiales.

El estudio, respaldado por la National Science Foundation y el Department of Energy de EE. UU., se centró en un fenómeno conocido como oscilaciones cuánticas. En los metales, estas oscilaciones se producen cuando los electrones actúan como pequeños resortes, vibrando en respuesta a campos magnéticos. Sin embargo, en los últimos años, se descubrió que este mismo fenómeno también ocurre en materiales aislantes, que tradicionalmente no deberían conducir electricidad ni calor.

La investigación planteó la pregunta de si estas oscilaciones se originaban en la superficie de los materiales o en su interior, conocido como el bulk. Para investigar esta cuestión, el equipo de Li se trasladó al National Magnetic Field Laboratory, donde realizaron experimentos utilizando imanes extremadamente potentes. Los resultados mostraron que las oscilaciones no eran solo un efecto superficial, sino que provenían del bulk del material.

Li expresó su asombro ante el hallazgo, afirmando: "Lo que hemos encontrado es realmente extraño y emocionante, aunque no sabemos aún cómo aplicarlo en la práctica". Este descubrimiento sugiere la existencia de una nueva dualidad en la ciencia de materiales, donde ciertos compuestos pueden comportarse tanto como metales como aislantes.

El estudio involucró a más de una docena de científicos de seis instituciones en EE. UU. y Japón, incluyendo a Kuan-Wen Chen y varios estudiantes de posgrado de la Universidad de Michigan. Chen destacó la importancia del hallazgo, afirmando que proporciona evidencia clara de que el origen de las oscilaciones es intrínseco y proviene del bulk del material.

Li describió este descubrimiento como parte de una "nueva dualidad" en la física, que se suma a la dualidad clásica de la luz y la materia, que puede comportarse como ondas y partículas. La nueva dualidad implica que ciertos materiales pueden actuar como conductores e aislantes al mismo tiempo. Para explorar esta idea, el equipo utilizó un compuesto llamado ytterbium boride (YbB12) en un campo magnético extremadamente fuerte, alcanzando 35 Tesla, lo que es aproximadamente 35 veces más fuerte que el campo de un escáner de resonancia magnética.

Aunque este comportamiento "similar a un metal" solo se observa bajo condiciones magnéticas extremas, el hallazgo plantea nuevas preguntas sobre cómo se comportan los materiales a nivel cuántico. Yuan Zhu, otro miembro del equipo, comentó: "Confirmar que las oscilaciones son bulk e intrínsecas es emocionante. Aún no sabemos qué tipo de partículas neutras son responsables de esta observación, pero esperamos que nuestros hallazgos motiven más experimentos y trabajos teóricos".

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