Vislumbran por vez primera fermiones de Majorana en un metal común

Unos físicos han observado evidencias de fermiones de Majorana en la superficie de un metal relativamente común: el oro.

Los fermiones de Majorana, pronosticados por primera vez en 1937, pueden ser imaginados como electrones divididos en dos partes, cada una de las cuales se comporta como una partícula independiente. Estos fermiones no existen como partículas elementales en la naturaleza pero pueden surgir en ciertos materiales semiconductores sometidos a temperaturas próximas al Cero Absoluto (unos 273 grados centígrados bajo cero). En los materiales superconductores, los electrones fluyen sin resistencia generando poco o ningún calor.

En la física de partículas, los fermiones son una clase de partículas elementales que incluye electrones, protones, neutrones y quarks, todos los cuales conforman los bloques de construcción de la materia. En su mayor parte, estas partículas son consideradas fermiones de Dirac, nombre que deriva del físico inglés Paul Dirac, quien predijo por primera vez que todas las partículas fundamentales fermiónicas deberían tener una contrapartida, en algún lugar del universo, en forma de antipartícula, esencialmente un gemelo idéntico pero con carga opuesta.

En 1937, el físico teórico italiano Ettore Majorana amplió la teoría de Dirac, pronosticando que entre los fermiones debe haber algunas partículas (desde entonces llamadas “fermiones de Majorana”) que son indistinguibles de sus antipartículas. El físico desapareció misteriosamente durante un viaje en ferry por la costa italiana solo un año después de hacer su predicción. Los científicos han estado buscando la enigmática partícula de Majorana desde entonces.

Recreación artística de fermiones de Majorana sobre nanohilos de oro. (Imagen: Amazings / NCYT)

Ahora, el equipo integrado, entre otros, por Jagadeesh Moodera, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha observado evidencias de la presencia de fermiones de Majorana en un sistema que estos científicos diseñaron y fabricaron, y que consta de nanohilos de oro dispuestos sobre un material superconductor, el vanadio, y salpicado de pequeñas "islas" ferromagnéticas de sulfuro de europio.

Cuando Moodera y sus colegas examinaron las zonas de la superficie cercanas a las islas, vieron patrones de energía en la superficie del oro que, según la teoría, solo deberían ser generados por pares de fermiones de Majorana. (Fuente: NCYT Amazings)