Los físicos han logrado un avance significativo en la comprensión de los líquidos cuánticos, un estado único de la materia donde las partículas magnéticas mantienen un estado en constante fluctuación incluso a temperatura cero absoluto. Este comportamiento intrigante, regido por reglas cuánticas complejas, ha sido teorizado durante años, pero demostrar su existencia ha resultado un desafío.
El 12 de diciembre de 2024, un equipo internacional de investigadores de Suiza, Francia, Canadá y EE. UU. publicó hallazgos en Nature Physics, presentando evidencia de un líquido cuántico en el material conocido como estannato de cerio pirológico. Al utilizar técnicas experimentales avanzadas como la dispersión de neutrones a temperaturas ultrabajas, los investigadores midieron las interacciones de los neutrones con los spins electrónicos, revelando excitaciones colectivas similares a ondas de luz.
Romain Sibille, líder del equipo experimental en el Instituto Paul Scherrer de Suiza, comentó: “El experimento de dispersión de neutrones se realizó en un espectrómetro altamente especializado, lo que nos permitió obtener datos de resolución extremadamente alta.” El estudio representa una culminación de esfuerzos para identificar firmas definitivas de líquidos cuánticos.
El fenómeno de la frustración magnética en ciertas estructuras cristalinas interfiere con la alineación de los spins electrónicos, lo que conduce a comportamientos cuánticos extraordinarios. En este estado, los spins no se estabilizan en órdenes convencionales, sino que forman correlaciones similares a líquidos, resultando en excitaciones conocidas como spinones, que se comportan como partículas fraccionadas.
Andriy Nevidomskyy, profesor asociado en la Universidad Rice, explicó que las interacciones entre estos spinones se asemejan a las de partículas cargadas eléctricamente, con el intercambio de quanta de luz facilitando sus interacciones. Esta conexión con la electrodinámica cuántica (QED) sugiere que el estudio de los líquidos cuánticos podría abrir el camino a avances en tecnologías cuánticas, incluida la computación cuántica.
Los hallazgos también abren caminos para explorar partículas duales, conocidas como visones, que portan carga eléctrica, potencialmente conectando de nuevo con los monopolos magnéticos teorizados desde hace mucho tiempo. Nevidomskyy expresó entusiasmo por futuras investigaciones, afirmando: “Después de este descubrimiento, es aún más emocionante buscar evidencia de partículas similares a monopolos en un universo de juguete formado a partir de spins electrónicos en un trozo de material.”
Esta investigación, apoyada por diversas fundaciones científicas nacionales, no solo mejora la comprensión de la mecánica cuántica, sino que también ofrece promesas para aplicaciones prácticas en tecnologías cuánticas de próxima generación.