Este descubrimiento podría reescribir los libros de texto. Un físico de la Universidad de Rice desafió las leyes establecidas de la física cuántica, demostrando -a través de las matemáticas- la posible existencia de un nuevo tipo de partícula.
Durante décadas, los científicos creyeron que todas las partículas se clasificaban en dos categorías: bosones y fermiones. Sin embargo, esta investigación revolucionaria sugiere que existe un tercer tipo de partícula, completamente diferente a las conocidas hasta ahora.
«Este comportamiento es responsable de toda la estructura de la tabla periódica», dijo Hazzard. «También es la razón por la que no atravesamos la silla cuando nos sentamos».
Evolución histórica: rompiendo lo prestablecido
Durante décadas, los físicos han debatido la existencia de un tercer tipo de partícula, más allá de los bosones y fermiones. Aunque en los años 50 se teorizó sobre las parapartículas, estudios posteriores parecieron descartar su posibilidad.
No obstante, señala Europa Press, gracias a un enfoque matemático innovador, investigadores de la Universidad de Rice han reavivado este debate, demostrando que las parapartículas podrían existir en ciertos sistemas físicos.
«Las partículas no son sólo estas cosas fundamentales», dijo profesor Kaden Hazzard. «También son importantes para describir los materiales».
«Se trata de una investigación interdisciplinaria que involucra varias áreas de la física teórica y las matemáticas», dijo por su parte el investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania, Rice Zhiyuan Wang.
Utilizando matemáticas avanzadas, como álgebras de Lie, álgebras de Hopf y teoría de representación, así como un método pictórico basado en algo conocido como diagramas de redes tensoriales para manejar mejor las ecuaciones, Hazzard y Wang pudieron realizar cálculos algebraicos abstractos para desarrollar modelos de sistemas de materia condensada donde surgen parapartículas.
Mostraron que, a diferencia de los fermiones o los bosones, las parapartículas se comportan de maneras extrañas cuando intercambian sus posiciones con los estados internos de las partículas que se transmutan durante el proceso.
Las matemáticas para comprender fenómenos físicos
Si bien son innovadores por sí mismos, estos modelos son el primer paso hacia una mejor comprensión de muchos fenómenos físicos nuevos que podrían ocurrir en sistemas de parapartículas. Un mayor desarrollo de esta teoría podría guiar experimentos que podrían detectar parapartículas en las excitaciones de sistemas de materia condensada.
El descubrimiento de nuevas partículas elementales y propiedades en los materiales podría usarse en información y computación cuántica, como la comunicación secreta de información mediante la manipulación de los estados internos de las partículas.
La consideración de posibles aplicaciones está en sus inicios y todavía es en su mayor parte una especulación. Este estudio es un paso inicial en el estudio de la paraestadística en sistemas de materia condensada, pero no se sabe a dónde podrían llevar estos hallazgos.
La exploración más profunda de los nuevos tipos de teorías descubiertas y la observación de parapartículas en sistemas de materia condensada y otros materiales serán temas de investigación en el futuro.
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