Excitones fraccionarios, unas nuevas partículas subatómicas que pueden revolucionar la mecánica cuántica

El descubrimiento de un nuevo tipo de partículas subatómicas, que han recibido el nombre de excitones fraccionarios, puede ampliar la comprensión y la forma de explorar el mundo cuántico con implicaciones para futuros avances en tecnología e informática.

Nature publica un estudio dirigido por la Universidad de Brown (EEUU) en el que se describe esta nueva clase de partículas, que se comportan de forma inesperada, dentro de un mundo cuántico de por sí ya misterioso.

En la física cuántica, las partículas subatómicas no siempre siguen las reglas del mundo que vemos, pues pueden existir en dos lugares a la vez, atravesar barreras sólidas e incluso comunicarse a través de enormes distancias de forma instantánea.

Las nuevas partículas

La nueva investigación apunta a la existencia de "una clase completamente nueva de partículas cuánticas que no tienen carga global pero que siguen estadísticas cuánticas únicas", indicó el autor principal del estudio, Jia Li.

Para el investigador, "lo más emocionante es que este descubrimiento desbloquea una serie de novedosas fases cuánticas de la materia", lo que supone una nueva frontera para la investigación futura, y profundiza la comprensión de la física fundamental, abriendo "incluso nuevas posibilidades en la computación cuántica".

Tipos de partículas

Las partículas fundamentales se dividen en dos categorías:

• Los bosones pueden compartir el mismo estado cuántico, lo que significa que muchas de ellas pueden existir juntas sin restricciones.
• Los fermiones se rigen por el principio de exclusión de Pauli, según el cual no puede haber dos de ellos en el mismo estado cuántico.

Sin embargo, los excitones fraccionarios observados en el experimento no encajaban claramente en ninguna de las dos categorías, pues actúan casi como un híbrido de ambos.

"Este comportamiento inesperado sugiere que los excitones fraccionarios podrían representar una clase completamente nueva de partículas con propiedades cuánticas únicas", según Naiyuan Zhang, otro de los firmantes del estudio.

Su existencia podría ayudar algún día a mejorar la forma en que se almacena y manipula la información a nivel cuántico, dando lugar a ordenadores cuánticos más rápidos y fiables, señaló el equipo.

El estudio ha abierto una nueva dimensión al demostrar experimentalmente la existencia de excitones fraccionarios y el equipo está ahora profundizando en su conocimiento.

"Hemos abierto una nueva dimensión para explorar y manipular este fenómeno, y sólo estamos empezando a arañar la superficie", afirma Li. "Es la primera vez que demostramos experimentalmente la existencia de este tipo de partículas, y ahora estamos profundizando en lo que puede surgir de ellas".

Los próximos pasos del equipo consistirán en estudiar cómo interactúan estos excitones fraccionarios y si es posible controlar su comportamiento.

"Parece como si tuviéramos el dedo justo en la perilla de la mecánica cuántica", dijo Feldman. "Es un aspecto de la mecánica cuántica que desconocíamos o, al menos, no habíamos apreciado hasta ahora".