Físicos de la Universidad de California en Santa Bárbara han revelado los secretos de un material extraordinario hecho de bosones. Tradicionalmente, la comunidad científica se ha centrado en comprender el comportamiento de los fermiones, las partículas subatómicas responsables de la estabilidad e interacción de la materia. Sin embargo, este avance reciente explora las propiedades únicas de los bosones, arrojando luz sobre un campo menos estudiado de la física de partículas.
Al apilar redes de diseleniuro y disulfuro de tungsteno en una configuración retorcida conocida como patrón muaré , crearon un cristal altamente ordenado de partículas bosónicas llamadas excitones, lo que llevó a un nuevo estado de la materia llamado “aislante correlacionado bosónico”.
Los bosones difieren de los fermiones en su comportamiento especial. Mientras que los fermiones evitan ocupar el mismo nivel de energía, los bosones lo comparten fácilmente, dando lugar a sus especiales características.
Según el profesor Chenhao Jin, físico de materia condensada de la UCSB, “los bosones pueden ocupar el mismo nivel de energía, a los fermiones no les gusta permanecer juntos. Juntos, este comportamiento da forma al universo tal como lo conocemos”.
Para observar e identificar los excitones en el material, los investigadores utilizaron el método de “espectroscopia de sonda de bombeo”. Superpusieron dos redes y las expusieron a una luz intensa, los investigadores estimularon la creación e interacción de excitones. Este método proporcionó un entorno favorable para la manifestación de los excitones y permitió estudiar su comportamiento.
Es de destacar que con un aumento en la densidad de excitones, estos se volvieron inmóviles debido a fuertes interacciones, lo que condujo a un estado cristalino altamente ordenado y un efecto aislante. La correlación entre estas partículas bosónicas a una cierta densidad las obligó a organizarse en un aislante sólido simétrico y de carga neutra. Este descubrimiento marca la primera vez que se crea un material de este tipo en un sistema de materia real, en lugar de uno sintético.
Richen Xiong, investigador postdoctoral en el grupo de Jinya y autor principal del estudio publicado en la revista Science, enfatizó la importancia de sus resultados: “Descubrimos una correlación que llevó a los bosones a un estado altamente ordenado. Creamos una plataforma para estudiar bosones en materiales reales que no se habían visto antes.
Gracias al uso de una plataforma moiré y una espectroscopia de sonda de bomba, este avance podría allanar el camino para el desarrollo y la investigación de nuevos materiales bosónicos. Jin destaca las implicaciones potenciales: “Hay fases de muchas partículas con fermiones que conducen a la superconductividad. También hay contrapartes de muchos cuerpos con bosones, que también son fases exóticas. Así que hemos creado una plataforma para estudiar los bosones y abrir nuevas posibilidades”. para comprender la física de la materia condensada”.
Este descubrimiento revolucionario no solo revela los secretos de los materiales bosónicos, sino que también proporciona información sobre las propiedades especiales observadas en varias sustancias. Los investigadores buscan profundizar en el rico comportamiento de estos materiales y encontrar formas de usarlos de manera más confiable.
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