El Fermión de Majorana

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En su esencia, los seres humanos somos átomos que buscan comprenderse a ellos mismos. Estamos creados con la misma arcilla de la que nacieron estrellas, púlsares, e incluso planetas como el nuestro. Me atrevería a decir que de ahí nace nuestro deseo de saber. Me atrevería a decir que de ahí emerge este impulso que nos lleva a intentar descifrar las leyes de la naturaleza, y desenredar las preguntas fundamentales que rodean la existencia de nuestro cosmos. Últimamente los portales de información están acaparados con columnas de contenido político y económico, sin embargo, en el ámbito científico –particularmente en el de la física– están ocurriendo descubrimientos que podrían revolucionar nuestra concepción del universo.

Recientemente en la Universidad de Princeton se ha confirmado el descubrimiento de una partícula conocida como el Fermión de Majorana. Lo curioso de esta inusual partícula, es que es la única en existencia que se comporta simultáneamente como su propia antipartícula. La búsqueda por el Fermión de Majorana se inició con el nacimiento de la teoría cuántica, cuyas ecuaciones proponían la existencia de la antimateria, es decir, la contraparte de partículas conocidas como el electrón. De tal forma el científico italiano Ettore Majorana propone en 1937 la existencia de una partícula estable que podía existir como sus dos opuestos a la misma vez.

A diferencia de la búsqueda del Higgs que se llevó acabo en el acelerador de partículas de CERN en Europa, el Fermión de Majorana fue observado utilizando un microscopio de dos pisos sostenido en un espacio aislado de vibraciones externas. Los científicos evaporaron átomos de hierro sobre un cristal puro de plomo, cuya estructura molecular produce filas intercaladas entre las cuales se pueden crear fibras lineales. Así, se creó un cable de hierro con el grosor de tan sólo un átomo. El fermión fue posteriormente detectado en los extremos de este cable, no sin antes enfriarlo a una temperatura de -272 grados Celsius. Un experimento simple y elegante, que remueve las chances de incurrir en las imprecisiones clásicas de un experimento a gran escala, tal como es el caso en los colisionadores atómicos, donde se produce un zoológico de partículas exóticas que requieren procesar grandes cantidades de datos.

A pesar del interés científico, había ocurrido poco progreso desde el 2001, donde Alexei Kitaev teorizó que tal fermión podía revelarse en las condiciones correctas, como en los extremos de una estructura superconductora. La superconducción es conocida como el fenómeno en el cual una corriente eléctrica puede fluir libremente sin resistencia. En el 2012, un grupo de físicos Holandeses presentó evidencia de una posible observación de este fermión, sin embargo se argumentó que lo detectado podía ser atribuible a otros fenómenos. Esta es la primera prueba conclusiva de la existencia del Majorana.

Las implicaciones prácticas de este avance son extensas. En el área de la computación cuántica, no sólo forzamos electrones a codificar información de manera binaria en 1 y 0 como se hace en los computadores tradicionales. Gracias a una propiedad anómala de estos, son puestos en un estado donde existen como 1 y 0 a la misma vez. Este fenómeno conocido como superposición cuántica es increíblemente útil, pero inestable debido a las interacciones con materiales cercanos. El Fermión de Majorana es una alternativa tangible para solucionar los impedimentos del desarrollo de tal tecnología. Adicionalmente, el Majorana ahora es considerado como un candidato para la materia oscura, una misteriosa sustancia que ocupa la mayoría de nuestro universo pero que no ha sido observada directamente dado que no interactúa con la materia corriente. El Majorana también podría ser un paso importante para comprender por qué existe tanta materia ordinaria, y tan poco antimateria en el universo observable.