Después de 85 años de investigación, investigadores han confirmado por primera vez en la história la existencia de una partícula sin masa llamada Fermión Weyl. Esta partícula tiene la particular habilidad de comportarse como matéria y antimatéria dentro de un cristal, lo que hace que pueda crear electrónes que no tengan masa.
Este descubrimiento es enorme, no sólo porque finalmente tengamos pruebas de que esta elusiva partícula existe, sino porque abre el camino para electrónicos más eficientes, y para nuevos tipos de computadoras cuánticas.
En palabras de M. Zahid Hasan, principal investigador y físico de la universidad de Princeton:
Los fermiónes Weyl podrían ser usados para resolver el congestionamiento que tenemos con los electrones en los electrónicos, ya que se pueden mover mover en una forma mucho más eficiente y ordenada que los electrónes. Podrían llevar a un nuevo tipo de electrónicos que llamamos 'Weylectronicos'.
Pero ¿qué travas es un fermión Weyl?. EN la escuela nos enseñan que el universo está hecho de átomos. Pero en realidad el universo está hecho de dos cosas: fermiónes y bosónes.
Los bosónes son las partículas que llevan la energía, como los fotónes de la luz o los gluónes de la fuera nucflear fuerte.
Los fermiónes son las partículas de la masa. Los electrónes y los quarks que forman los protónes y neutrones del átomo son fermiónes.
La electricidad es un flujo de elctrónes a travez de un material conductor (como un cable de metal), por lo que los electrónes son la base de de los electrónicos de hoy. Aunque llevan la carga eléctrica muy bien, tienen a tendencia de rebotar unos contra otros, esparciéndose, perdiendo energía y produciendo calor. Pero en 1929, un físico alemán llamado Hermann Weyl teorizó que un fermión sin masa debería existir y que podría llevar carga eléctrica muco mejor que los electrónes.
Y ahora, el equipo de Princeton ha mostrado que en realidad existen. De hecho, lo han demostrado en un medio de pruebas, que los electrónes Weyl pueden llevar cargas eléctricas mas o menos 1000 veces mas rápido que los electónes de los semiconductores convencionales, y el doble de rápido dentro del grafeno.
También son mucho más eficientes que los electrónes -reporta el equipo a la recista science- porque el espin de la partícula es a´mas en la misma dirección de su movimiento. Esto signifia que que todos los fermiónes se mueven exáctamente de la misma manera y pueden viajara travéz y alrededor de obstáculos que esparcerían los electrónes.
"es como si tuvieran su propio GPS y se manejaran solo sin dispersarse" sijo Hasan en una conferencia de prensa. "Se moverán sólo y sólo en una dirección ya que son 'diestros' o 'zurdos', pero nunca llegan a un fin porque ellos simplemente lo atraviesan. Estos son electrónes muy rápidos que actuan como rayos de luz unidireccionales y pueden ser usados para nuevos tipos de computacion cuántica"
Lo que es particularmente genial acerca del descubrimiento es que los investigadores encontraron el fermión Weyl en un cristal sintético en el laboratorio, a diferencia de de los otros descubrimientos de partículas, como el famoso bosón de Higgs, que sólo son observados por los residuos que dejan en una colisión de partículas. Esto significa que la investigación es fácilmente replicable, y que los científicos podrán inmediatamente empezar a averiguar como usar el fermión Weyl en electrónicos.
El equipo de investigación encontró que la partícula después de formular un cristal semi-metálico llmado arseniuro de tantalio, que había sido previamente marcado por investigadores chinos como un potencial "hogar" para el fermión Weyl. Después de encontrar trazas de la elusiva partícula en el laboratorio, tomaron los cristales al Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California, donde fueron bombardeados a travéz con rayos de fotónes de alta energía. La firma de los rayos del otro lado del cristal confirmaron que el cristal contenía el fermión Weyl.
Los fermiónes Weyl so lo que se conose como cuasipartículas, que significa que sólo pueden existir dentro de un sólido como un cistál, y no como un partícula por si misma. Pero futura investigación ayudará a los científicos trabajar en que tán útil esta partícula puede llegar a ser. "La física del fermión Weyl es tán rara, puede haber muchas cosas que pueden venir de esta partícula que no somos capaces de imaginar ahora", dijo Hasan.
No podemos esperar para encontrarlo.