Nobel de física por descubrir nuevos estados de la materia

El premio fue otorgado a tres británicos que hallaron que temperaturas extremadamente bajas crean mejores materiales para la industria de computación.
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Duncan Haldane (centro), fue el único de los tres ganadores que pudo asistir a la conferencia de ayer en la Universidad de Princeton. Archivo particular
Por: Leonardo Carvajalino @LeoCarvajalino

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El premio fue otorgado a tres británicos que hallaron que temperaturas extremadamente bajas crean mejores materiales para la industria de computación.

Imagine que está nuevamente en el colegio. En clase de física la profesora arroja una pregunta al aire, ¿qué estados puede asumir la materia? Levanta la mano, y muy seguro de su respuesta contesta: sólido, líquido y gaseoso. Su respuesta no sería correcta de acuerdo a los descubrimientos que hicieron los Nobel de física David J. Thouless, F. Duncan Haldane M. y J. Michael Kosterlitz.

Estos tres británicos han descubierto que hay condiciones en las que la materia no se podría clasificar en ninguno de estos tres estados, y es por esto que en el día de ayer les fue otorgado el Nobel en física por parte de la Real Academia de las Ciencias de Suecia.

El descubrimiento, que fue predicho en los años 70, se conoce como los materiales aislantes topológicos. Entre estos estados de materia están los superconductores y los superfluidos.

Normalmente los premios Nobel en física no son entregados de forma inmediata, sino que se entregan de 10 a 30 años después del trabajo. Esto sucede porque con el tiempo se descubre la aplicación de estas teorías a futuro. La validez del modelo fue hecha en el 2014, puesto que este estado solo ocurre en temperaturas cero absoluto o  −273,15 °C y la tecnología para lograr este estado fue desarrollada recientemente.

“Los premiados encontraron, a través de experimentos, que la superconductividad puede ocurrir a bajas temperaturas y en materiales muy finos, del espesor de muy pocas capas atómicas”, cuenta Rafael González, doctor en ciencias físicas.

¿Qué significa esto? Vamos por partes.

La superconductividad es la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones. Es decir, materiales que transmiten energía de una forma más eficiente.

En los años setenta, Kosterlitz y Thouless lograron dejar atrás la teoría anterior a sus investigaciones según la cual la superconductividad no se daba en capas delgadas y mostraron que esta sí podía darse con bajas temperaturas.

Al hablar de materiales muy finos, estamos hablando de materiales en dos dimensiones como por ejemplo, el grafeno que es un millón de veces más delgado que una hoja de papel. Estos materiales tienen los mismos elementos que uno en tres dimensiones pero se compactan de formas diferentes.

¿Para qué sirve este descubrimiento?. Según Rafael González, “ha creado un nuevo camino para el desarrollo de nuevos materiales para aplicaciones en electrónica ultrarrápida, superconductividad y computación cuántica”.

De acuerdo al experto, esto será aplicable a la industria de computadores en los próximos “15 a 20 años”, una vez se logre replicar las características de superconductividad en temperaturas ambiente. Esta tecnología hará que los computadores sean mucho más eficientes, más rápidos y que no necesiten de tanta energía en forma de calor.

Los tres premiados recurrieron a la topología, una rama de la matemática que sirve para describir cambios de propiedades paso a paso.

Esta rama de la matemática les ayudó a entender  que para ciertos materiales hay una transición de fase dependiendo de su geometría. Entonces hicieron una relación entre la topología y las propiedades eléctricas del material.

Todos los ganadores del Nobel reciben un diploma, una medalla de oro y un premio económico a compartir, dotado este año con 8 millones de coronas suecas (934.000 dólares), en la doble ceremonia que se celebra cada 10 de diciembre en Oslo, para el de la Paz, y en Estocolmo, para el resto.

La ronda de ganadores de los Nobel, que comenzó ayer con el de medicina o fisiología, continuará mañana con el de química.

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