sábado, 29 de mayo de 2021

Quinto estado de la materia


El comportamiento de la materia está regido por un conjunto de leyes que los físicos llaman mecánica cuántica; aunque toda la materia esta sujeta a ella, sus manifestaciones sólo se perciben en la escala microscópica. Según la mecánica cuántica en el universo existen únicamente dos clases de partículas, unas (llamadas fermiones), como los electrones y los protones, se comportan de tal manera que dos partículas nunca pueden estar en el mismo estado energético. Las otras partículas, apellidadas bosones, no sufren un principio de segregación semejante, y pueden permanecer juntas en el mismo estado en cantidades ilimitadas. Llamamos condensado de Bose-Einstein a la agregación de bosones en el mismo estado energético, estado en el que las partículas se vuelven indistinguibles y pasan a formar un metafórico superátomo. Aclaro que un conjunto de bosones puede formar, o no, un condensado de Bose-Einstein, pero si se trata de fermiones tal condensación es imposible. 

¿Las especulaciones teóricas anteriores tienen algo que ver con la realidad? La superfluidez, que manifiesta el helio cuatro, a dos grados por encima del cero absoluto de temperatura, o la que muestra el helio tres, a una temperatura mil veces menor, son ejemplos de comportamiento cuántico macroscópico; que también se manifiesta en los metales, bajo el nombre de superconductividad. Los superfluidos contradicen la intuición, porque fluyen sin rozamiento a través de obstrucciones y poros impenetrables, o establecen corrientes circulatorias persistentes. ¿Cuándo los observamos? Cuando bajamos la temperatura de uno u otro helio, detectamos una transición: el helio líquido normal se convierte en un superfluido, en un condensado de Bose-Einstein. Ahora bien, mientras que el helio cuatro es un bosón que puede condensarse, el helio tres no lo es, es un fermión. ¿Cómo se explica entonces su superfluidez? Los átomos de helio tres se atraen entre sí con una fuerza muy débil (la que le permite pasar del estado gas a líquido), de tal manera que, a temperaturas extremadamente bajas, forman pares, y ese par ligado de átomos, sí es un bosón y, por tanto, puede convertirse en un condensado; esto parece una contradicción, pero las reglas de la teoría cuántica son así de sutiles. 

Concluyo con una pregunta ¿es posible que la masa oscura del universo se encuentre en forma de estrellas hechas con materia (hexaquarks, su nombre es lo de menos) que forma este exótico condensado? 

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