T\u00e9cnicamente, tanto los electrones como los fotones se consideran part\u00edculas fundamentales, en el sentido de que no se pueden descomponer en partes m\u00e1s peque\u00f1as como lo har\u00eda con un prot\u00f3n en quarks y gluones. Pero algunos f\u00edsicos creen que, en condiciones muy especiales, los electrones se pueden dividir en mitades, una idea que propuso por primera vez hace casi un siglo el f\u00edsico italiano Ettore Majorana. Ahora, los investigadores de Dartmouth y el Instituto Polit\u00e9cnico SUNY han ideado un marco te\u00f3rico que respalda la reducci\u00f3n a la mitad de los componentes b\u00e1sicos de la luz: los fotones.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEste es un gran cambio de paradigma de c\u00f3mo entendemos la luz de una manera que no se cre\u00eda posible\u201d, dijo Lorenza Viola, profesora de F\u00edsica en Dartmouth e investigadora principal del estudio. “No solo encontramos una nueva entidad f\u00edsica, sino que era una que nadie cre\u00eda que pudiera existir”.<\/p>\n\n\n\n
Los f\u00edsicos se\u00f1alan que no quieren decir que un fot\u00f3n pueda separarse f\u00edsicamente. En cambio, las mitades de fotones siempre est\u00e1n juntas, pero son lo suficientemente distintas como para que puedan describirse individualmente y funcionar como unidades separadas.<\/p>\n\n\n\n
\u201cCada fot\u00f3n puede considerarse como la suma de dos mitades distintas\u201d, dijo Vincent Flynn, un Ph.D. candidato en Dartmouth y primer autor del art\u00edculo. “Pudimos identificar las condiciones para aislar estas mitades entre s\u00ed”.<\/p>\n\n\n\n
Para comprender mejor este novedoso marco te\u00f3rico, la profesora Viola utiliza las fases del agua como analog\u00eda. El agua l\u00edquida se comporta de manera muy diferente al hielo o al vapor, pero todas las formas de materia son esencialmente agua al final del d\u00eda. Al igual que el agua puede cruzar entre diferentes fases, la luz puede existir en diferentes fases y, en una de estas fases, los fotones aparecen como dos mitades distintas.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEl agua es agua independientemente de su forma l\u00edquida o s\u00f3lida. Simplemente se comporta de manera diferente dependiendo de las condiciones f\u00edsicas\u201d, dijo Viola. “As\u00ed es como debemos acercarnos a nuestra comprensi\u00f3n de la luz: como la materia, puede existir en diferentes fases”.<\/p>\n\n\n\n
El bos\u00f3n de Majorana En 1937, los f\u00edsicos predijeron la existencia de part\u00edculas neutras similares a electrones conocidas como fermiones de Majorana, esencialmente “mitades” de electrones. En 2001, los investigadores presentaron un proceso mediante el cual los electrones en realidad podr\u00edan dividirse a la mitad en ciertos superconductores. Estas cuasipart\u00edculas son de especial inter\u00e9s para los cient\u00edficos que trabajan en computadoras cu\u00e1nticas porque pueden usarse como qubits. Sin embargo, hasta ahora, el fot\u00f3n siempre se ha considerado totalmente indivisible.<\/p>\n\n\n\n \u201cLos fermiones y los bosones son tan diferentes como pueden ser dos cosas en f\u00edsica\u201d, dijo Emilio Cobanera, profesor asistente de f\u00edsica en el Instituto Polit\u00e9cnico SUNY y coautor del estudio. \u201cEn efecto, las part\u00edculas son im\u00e1genes distorsionadas unas de otras. La existencia de los fermiones de Majorana fue nuestra pista principal de que el bos\u00f3n de Majorana se escond\u00eda en alg\u00fan lugar del espejo de la casa de la risa”.<\/p>\n\n\n\n La idea de que los fotones pueden existir en dos formas divididas distintas extiende los l\u00edmites de la f\u00edsica y es, sin duda, intrigante. Sin embargo, requerir\u00e1 confirmaci\u00f3n mediante experimentos. Seg\u00fan los autores del nuevo estudio, se puede acceder a un experimento dise\u00f1ado para detectar mitades de fotones utilizando la tecnolog\u00eda existente y no implicar\u00eda una configuraci\u00f3n m\u00e1s grande que una mesa, a diferencia de los aceleradores de part\u00edculas masivos en el CERN necesarios para la detecci\u00f3n del escurridizo bos\u00f3n de Higgs. Los hallazgos podr\u00edan tener implicaciones importantes en los campos de los sensores \u00f3pticos y los procesadores de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica, y podr\u00edan abrir las puertas para descubrir fases nuevas y ex\u00f3ticas de la luz y la materia.<\/p>\n\n\n\n \u201cPara hacer este descubrimiento tuvimos que desafiar creencias arraigadas y realmente pensar fuera de la caja\u201d, dijo Viola. “Hemos dividido algo que antes se pensaba que no se pod\u00eda dividir, y nunca veremos la luz de la misma manera”.<\/p>\n\n\n\n Los hallazgos se describen en las Physical Review Letters<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Todas las part\u00edculas subat\u00f3micas se pueden dividir en dos grandes familias: fermiones y bosones. Los fermiones, como los electrones, protones y neutrones, constituyen toda la materia ordinaria, mientras que los bosones, como los fotones y los bosones, crean las fuerzas que unen toda esta materia.<\/p>\n\n\n\n