{"id":79448,"date":"2025-07-14T01:02:27","date_gmt":"2025-07-14T06:02:27","guid":{"rendered":"https:\/\/einsteresante.com\/?p=79448"},"modified":"2025-07-14T01:02:29","modified_gmt":"2025-07-14T06:02:29","slug":"las-paraparticulas-serian-el-tercer-reino-de-las-particulas-cuanticas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2025\/07\/14\/las-paraparticulas-serian-el-tercer-reino-de-las-particulas-cuanticas\/","title":{"rendered":"Las “parapart\u00edculas” ser\u00edan el tercer reino de las part\u00edculas cu\u00e1nticas"},"content":{"rendered":"\n

En una tranquila tarde\u00a0de pandemia<\/a>\u00a0de 2021,\u00a0Zhiyuan Wang<\/a>, entonces estudiante de posgrado en la Universidad Rice, aliviaba su aburrimiento resolviendo un extra\u00f1o problema matem\u00e1tico. Tras encontrar una soluci\u00f3n inusual, empez\u00f3 a preguntarse si las\u00a0matem\u00e1ticas<\/a>\u00a0podr\u00edan interpretarse f\u00edsicamente. Finalmente, se dio cuenta de que parec\u00eda describir un nuevo tipo de part\u00edcula: una que no es ni de materia ni portadora de fuerza. Parec\u00eda ser algo completamente distinto.<\/p>\n\n\n\n

Wang estaba ansioso por desarrollar el descubrimiento accidental en una teor\u00eda completa de este tercer tipo de part\u00edcula. Present\u00f3 la idea a\u00a0Kaden Hazzard<\/a>, su asesor acad\u00e9mico.<\/p>\n\n\n\n

“Dije: ‘No estoy seguro de creer que esto pueda ser cierto'”, record\u00f3 Hazzard, “pero si realmente crees que lo es, deber\u00edas dedicarle todo tu tiempo y dejar todo lo dem\u00e1s en lo que est\u00e9s trabajando”.<\/p>\n\n\n\n

En enero de este a\u00f1o, Wang, ahora investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de \u00d3ptica Cu\u00e1ntica de Alemania, y Hazzard\u00a0publicaron<\/a>\u00a0su resultado mejorado en la revista\u00a0Nature. Afirman que una tercera clase de part\u00edculas, llamadas parapart\u00edculas, puede existir, y que estas part\u00edculas podr\u00edan producir materiales nuevos y extra\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n

Cuando se public\u00f3 el art\u00edculo,\u00a0Markus M\u00fcller<\/a>, f\u00edsico del Instituto de \u00d3ptica Cu\u00e1ntica e Informaci\u00f3n Cu\u00e1ntica de Viena, ya se enfrentaba a la noci\u00f3n de parapart\u00edculas por una raz\u00f3n distinta. Seg\u00fan\u00a0la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica<\/a>, un objeto u observador puede estar en m\u00faltiples ubicaciones a la vez. M\u00fcller reflexionaba sobre c\u00f3mo, en teor\u00eda, se pueden alternar\u00a0las perspectivas de los observadores<\/a>\u00a0en estas “ramas” coexistentes de la realidad. Se dio cuenta de que esto conllevaba nuevas limitaciones a la posibilidad de las parapart\u00edculas, y su equipo describi\u00f3 sus resultados en una\u00a0preimpresi\u00f3n<\/a>\u00a0en febrero, que ahora se encuentra en revisi\u00f3n para su publicaci\u00f3n en una revista.<\/p>\n\n\n\n

La coincidencia en la publicaci\u00f3n de ambos art\u00edculos fue una coincidencia. Pero en conjunto, el trabajo reabre un misterio de la f\u00edsica que se cre\u00eda resuelto hace d\u00e9cadas. Se est\u00e1 reevaluando una pregunta fundamental: \u00bfQu\u00e9 tipos de part\u00edculas admite nuestro mundo?<\/p>\n\n\n\n

Mundos ocultos<\/h2>\n\n\n\n

Todas las part\u00edculas elementales<\/a> conocidas se clasifican en dos categor\u00edas, y ambas se comportan pr\u00e1cticamente como opuestas: las part\u00edculas que componen la materia, llamadas fermiones, y las part\u00edculas que imparten las fuerzas fundamentales, llamadas bosones.<\/p>\n\n\n\n

La caracter\u00edstica que define a los fermiones es que, si se intercambian las posiciones de dos fermiones, su estado cu\u00e1ntico adquiere un signo menos. La presencia de ese m\u00edsero signo menos tiene enormes consecuencias. Significa que dos fermiones no pueden estar en el mismo lugar al mismo tiempo. Al estar empaquetados, los fermiones no pueden comprimirse m\u00e1s all\u00e1 de cierto punto. Esta caracter\u00edstica impide que la materia colapse sobre s\u00ed misma; es la raz\u00f3n por la que los electrones de cada \u00e1tomo existen en capas. Sin este signo menos, no existir\u00edamos.<\/p>\n\n\n\n

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Zhiyuan Wang, f\u00edsico del Instituto Max Planck de \u00d3ptica Cu\u00e1ntica en Alemania. Cr\u00e9dito de la imagen: Z.Wang\/Universidad Rice.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Los bosones no tienen tal restricci\u00f3n. Grupos de bosones har\u00e1n exactamente lo mismo. Cualquier n\u00famero de part\u00edculas de luz, por ejemplo, puede estar en el mismo lugar. Esto es lo que permite construir l\u00e1seres, que emiten muchas part\u00edculas de luz id\u00e9nticas. Esta capacidad se debe a que, cuando dos bosones intercambian posiciones, su estado cu\u00e1ntico permanece inalterado. No es obvio que los fermiones y los bosones deber\u00edan ser las \u00fanicas dos opciones.<\/p>\n\n\n\n

Esto se debe en parte a una caracter\u00edstica fundamental de la teor\u00eda cu\u00e1ntica: para calcular la probabilidad de medir una part\u00edcula en un estado determinado, hay que tomar la descripci\u00f3n matem\u00e1tica de ese estado y multiplicarla por s\u00ed misma. Este procedimiento puede borrar las distinciones. Un signo menos, por ejemplo, desaparecer\u00e1. Si se le da el n\u00famero 4, un concursante\u00a0de Jeopardy!<\/em>\u00a0no tendr\u00eda forma de saber si la pregunta era “\u00bfCu\u00e1nto es 2 al cuadrado?” o “\u00bfCu\u00e1nto es -2 al cuadrado?”; ambas posibilidades son matem\u00e1ticamente v\u00e1lidas.<\/p>\n\n\n\n

Debido a esta caracter\u00edstica, los fermiones, a pesar de adquirir un signo menos al intercambiarse, parecen todos iguales al medirlos: el signo menos desaparece al elevar al cuadrado los estados cu\u00e1nticos. Esta indistinguibilidad es una propiedad crucial de las part\u00edculas elementales; ning\u00fan experimento puede distinguir dos iguales.<\/p>\n\n\n\n

Pero un signo menos podr\u00eda no ser lo \u00fanico que desaparece. En teor\u00eda, las part\u00edculas cu\u00e1nticas tambi\u00e9n pueden tener estados internos ocultos, estructuras matem\u00e1ticas no observadas en mediciones directas, que tambi\u00e9n desaparecen al elevarlas al cuadrado. Una tercera categor\u00eda de part\u00edcula, m\u00e1s general, conocida como parapart\u00edcula, podr\u00eda surgir de este estado interno que cambia de m\u00faltiples maneras mientras las part\u00edculas intercambian posiciones.<\/p>\n\n\n\n

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El f\u00edsico austriaco Wolfgang Pauli formul\u00f3 su “principio de exclusi\u00f3n” en 1925, a los 25 a\u00f1os. Este principio afirma que dos fermiones indistinguibles nunca pueden tener estados cu\u00e1nticos id\u00e9nticos. Cr\u00e9dito de la imagen: Wikimedia Commons.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Si bien la teor\u00eda cu\u00e1ntica parece permitirlo, los f\u00edsicos han tenido dificultades para encontrar una descripci\u00f3n matem\u00e1tica de una parapart\u00edcula que funcione. En la d\u00e9cada de 1950, el f\u00edsico Herbert Green realiz\u00f3 algunos intentos, pero un an\u00e1lisis m\u00e1s detallado revel\u00f3 que estos modelos de parapart\u00edculas eran en realidad simples combinaciones matem\u00e1ticas de bosones y fermiones t\u00edpicos.<\/p>\n\n\n\n

En la d\u00e9cada de 1970, el misterio de por qu\u00e9 nadie pod\u00eda encontrar un modelo adecuado de parapart\u00edculas parec\u00eda resuelto. Un conjunto de teoremas denominados teor\u00eda DHR, en honor a los f\u00edsicos matem\u00e1ticos Sergio Doplicher, Rudolf Haag y John Roberts, demostr\u00f3 que, si ciertas suposiciones son ciertas, solo los bosones y los fermiones son f\u00edsicamente posibles. Una de ellas es la “localidad”, la regla seg\u00fan la cual los objetos solo pueden verse afectados por las cosas en su vecindad. (“Si golpeo mi mesa, mejor no afecto a la luna instant\u00e1neamente”, como lo expres\u00f3 Hazzard). La prueba DHR tambi\u00e9n supon\u00eda que el espacio es (al menos) tridimensional.<\/p>\n\n\n\n

Los resultados desalentaron nuevas incursiones en el estudio de parapart\u00edculas durante d\u00e9cadas, con una excepci\u00f3n. A principios de la d\u00e9cada de 1980, el f\u00edsico Frank Wilczek ide\u00f3 una teor\u00eda de part\u00edculas\u00a0llamadas aliones<\/a>, que no pueden describirse ni como bosones ni como fermiones. Para sortear los teoremas DHR, los anyones tienen una gran desventaja: solo pueden existir en dos dimensiones.<\/p>\n\n\n\n

Los f\u00edsicos\u00a0estudian ampliamente los aliones<\/a>\u00a0por su potencial en la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Incluso confinados a dos dimensiones, podr\u00edan manifestarse en la superficie plana de un material o en una matriz 2D de c\u00fabits en una computadora cu\u00e1ntica. Pero las parapart\u00edculas tridimensionales que pudieran formar un s\u00f3lido a\u00fan parec\u00edan imposibles. Es decir, hasta ahora.<\/p>\n\n\n\n

Miras cambiantes<\/h2>\n\n\n\n

Al desarrollar su modelo, Wang y Hazzard observaron que los supuestos de la teor\u00eda DHR trascend\u00edan las preocupaciones t\u00edpicas de localidad. “Creo que se sobreinterpretaron las limitaciones o restricciones que realmente impon\u00edan estos teoremas”, afirm\u00f3 Hazzard. Se dieron cuenta de que, despu\u00e9s de todo, las parapart\u00edculas podr\u00edan ser te\u00f3ricamente posibles.<\/p>\n\n\n\n

En su modelo, adem\u00e1s de las propiedades habituales de una part\u00edcula, como la carga y el esp\u00edn, los grupos de parapart\u00edculas comparten propiedades ocultas adicionales. Al igual que con el signo menos que se eleva al cuadrado durante una medici\u00f3n, estas propiedades ocultas no se pueden medir directamente, pero modifican el comportamiento de las part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n

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Kaden Hazzard, f\u00edsico de la Universidad Rice. Cr\u00e9dito de la imagen: Jeff Fitlow\/Universidad Rice.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Al intercambiar dos parapart\u00edculas, estas propiedades ocultas cambian simult\u00e1neamente. Como analog\u00eda, imaginemos que estas propiedades son colores. Partamos de dos parapart\u00edculas, una con un color rojo interno y otra con un color azul interno. Al intercambiarlas, en lugar de conservar estos colores, ambas cambian de forma correspondiente, seg\u00fan lo prescrito por las matem\u00e1ticas del modelo particular. Quiz\u00e1s el intercambio las deje en verde y amarillo. Esto r\u00e1pidamente se convierte en un juego complejo, donde las parapart\u00edculas se afectan mutuamente de formas invisibles a medida que se mueven.<\/p>\n\n\n\n

Mientras tanto, M\u00fcller tambi\u00e9n estaba ocupado repensando los teoremas DHR. “No siempre es del todo transparente su significado, porque se trata de un marco matem\u00e1tico muy complejo”, afirm\u00f3.<\/p>\n\n\n\n

Su equipo adopt\u00f3 un nuevo enfoque para la cuesti\u00f3n de las parapart\u00edculas. Los investigadores consideraron que los sistemas cu\u00e1nticos pueden existir en m\u00faltiples estados posibles a la vez, lo que se denomina superposici\u00f3n. Imaginaron alternar entre las perspectivas de los observadores que se encuentran en estos estados superpuestos, cada uno de los cuales describe su rama de la realidad de forma ligeramente distinta. Si dos part\u00edculas son realmente indistinguibles, concluyeron, entonces no importar\u00e1 si se intercambian en una rama de la superposici\u00f3n y no en la otra.<\/p>\n\n\n\n

“Quiz\u00e1s si las part\u00edculas est\u00e1n cerca, las intercambio, pero si est\u00e1n lejos, no hago nada”, dijo M\u00fcller. “Y si est\u00e1n en una superposici\u00f3n de ambas, entonces hago el intercambio en una rama y nada en la otra”. Que los observadores de las diferentes ramas etiqueten las dos part\u00edculas de la misma manera no deber\u00eda suponer ninguna diferencia.<\/p>\n\n\n\n

Esta definici\u00f3n m\u00e1s estricta de indistinguibilidad en el contexto de las superposiciones impone nuevas restricciones a los tipos de part\u00edculas que pueden existir. Cuando se cumplen estas suposiciones, los investigadores descubrieron que las parapart\u00edculas son imposibles. Para que una part\u00edcula sea verdaderamente indistinguible mediante medici\u00f3n, como los f\u00edsicos esperan que sea el caso de las part\u00edculas elementales, debe ser un bos\u00f3n o un fermi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Aunque Wang y Hazzard publicaron su art\u00edculo primero, es como si anticiparan las limitaciones de M\u00fcller. Sus parapart\u00edculas son posibles porque su modelo rechaza la suposici\u00f3n inicial de M\u00fcller: las part\u00edculas no son indistinguibles en el sentido pleno requerido en el contexto de las superposiciones cu\u00e1nticas. Esto tiene una consecuencia. Si bien intercambiar dos parapart\u00edculas no afecta las mediciones de una persona, dos observadores, al compartir sus datos, pueden determinar si las parapart\u00edculas se han intercambiado. Esto se debe a que intercambiar parapart\u00edculas puede cambiar la relaci\u00f3n entre las mediciones de dos personas. En este sentido, podr\u00edan distinguir las dos parapart\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n

Esto significa que existe la posibilidad de nuevos estados de la materia. Mientras que los bosones pueden agrupar un n\u00famero infinito de part\u00edculas en un mismo estado, y los fermiones no pueden compartir ning\u00fan estado, las parapart\u00edculas se encuentran en un punto intermedio. Son capaces de agrupar solo unas pocas part\u00edculas en un mismo estado, antes de aglomerarse y forzar a otras a nuevos estados. La cantidad exacta de part\u00edculas que se pueden agrupar depende de los detalles de la parapart\u00edcula; el marco te\u00f3rico permite infinitas opciones.<\/p>\n\n\n\n

“Su art\u00edculo me parece realmente fascinante y no hay en absoluto contradicci\u00f3n con lo que hacemos”, afirm\u00f3 M\u00fcller.<\/p>\n\n\n\n

El camino a la realidad<\/h2>\n\n\n\n

Si existen parapart\u00edculas, lo m\u00e1s probable es que sean part\u00edculas emergentes, llamadas cuasipart\u00edculas, que aparecen como vibraciones energ\u00e9ticas en ciertos materiales cu\u00e1nticos.<\/p>\n\n\n\n

“Podr\u00edamos obtener nuevos modelos de fases ex\u00f3ticas, que antes eran dif\u00edciles de entender, que ahora se pueden resolver f\u00e1cilmente usando parapart\u00edculas”, dijo\u00a0Meng Cheng<\/a>, un f\u00edsico de la Universidad de Yale que no particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Bryce Gadway<\/a>, f\u00edsico experimental de la Universidad Estatal de Pensilvania, quien colabora ocasionalmente con Hazzard, se muestra optimista respecto a que las parapart\u00edculas se materializar\u00e1n en el laboratorio en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. Estos experimentos utilizar\u00edan \u00e1tomos de Rydberg, \u00e1tomos energizados con electrones que se desplazan muy lejos de sus n\u00facleos. Esta separaci\u00f3n de las cargas positiva y negativa hace que los \u00e1tomos de Rydberg sean especialmente sensibles a los campos el\u00e9ctricos. Se pueden construir computadoras cu\u00e1nticas a partir de \u00e1tomos de Rydberg en interacci\u00f3n. Tambi\u00e9n son los candidatos ideales para la creaci\u00f3n de parapart\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n

“Para cierto tipo de simulador cu\u00e1ntico de Rydberg, esto es pr\u00e1cticamente lo que har\u00edan de forma natural”, dijo Gadway sobre la creaci\u00f3n de parapart\u00edculas. “Simplemente hay que prepararlas y observar su evoluci\u00f3n”.<\/p>\n\n\n\n

Pero por ahora, el tercer reino de las part\u00edculas sigue siendo totalmente te\u00f3rico.<\/p>\n\n\n\n

“Las parapart\u00edculas podr\u00edan llegar a ser importantes”, afirm\u00f3 Wilczek, f\u00edsico ganador del\u00a0Premio Nobel<\/a>\u00a0e inventor de los aliones. “Pero por ahora son b\u00e1sicamente una curiosidad te\u00f3rica”.<\/p>\n\n\n\n

Fuente: Live Science<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En una tranquila tarde\u00a0de pandemia\u00a0de 2021,\u00a0Zhiyuan Wang, entonces estudiante de posgrado en la Universidad Rice, aliviaba su aburrimiento resolviendo un extra\u00f1o problema matem\u00e1tico. Tras encontrar una soluci\u00f3n inusual, empez\u00f3 a preguntarse si las\u00a0matem\u00e1ticas\u00a0podr\u00edan interpretarse f\u00edsicamente. Finalmente, se dio cuenta de que parec\u00eda describir un nuevo tipo de part\u00edcula: una que no es ni de materia […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":79475,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"class_list":["post-79448","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-fisica"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79448","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=79448"}],"version-history":[{"count":23,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79448\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":79474,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79448\/revisions\/79474"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/79475"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=79448"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=79448"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=79448"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}