Condensado fermiónico

Diferencia entre fermiones y bosones

Los bosones y los fermiones son partículas subatómicas (trozos de materia más pequeños que un átomo). La diferencia entre un bosón y un fermión es el número de electrones, neutrones y/o protones del átomo. Un átomo está compuesto por bosones si tiene un número par de electrones. Un átomo está compuesto por fermiones si tiene un número impar de electrones, neutrones y protones. Un ejemplo de bosón sería un gluón. Un ejemplo de fermión sería el potasio-40, que es lo que Deborah Jin utilizó como nube de gas. Los bosones pueden formar grupos y se atraen entre sí, mientras que los fermiones no forman grupos. Los fermiones suelen encontrarse en cadenas rectas porque se repelen entre sí. Esto se debe a que los fermiones obedecen el principio de exclusión de Pauli, que establece que no pueden reunirse en el mismo estado cuántico.

Se trata del modelo estándar de las partículas elementales, que suele denominarse simplemente Modelo Estándar.

Similitud con el condensado de Bose-Einstein

Al igual que los condensados de Bose-Einstein, los condensados de fermi se fusionan (crecen juntos en una entidad) con las partículas que los componen. Los condensados de Bose-Einstein y los condensados de fermi son también estados de la materia creados por el hombre. Las partículas que componen estos estados de la materia tienen que ser superenfriadas artificialmente, para tener las propiedades que tienen. Sin embargo, los condensados de fermi han alcanzado temperaturas aún más bajas que los condensados de Bose-Einstein. Además, ambos estados de la materia no tienen viscosidad, lo que significa que pueden fluir sin detenerse.

Helio-3 y fermiones

Crear un condensado de fermiones es muy difícil. Los fermiones obedecen el principio de exclusión y no se atraen entre sí. Se repelen entre sí. Jin y su equipo de investigación encontraron una forma de fusionarlos. Ajustaron y aplicaron un campo magnético sobre los fermiones antisociales, de modo que empezaron a perder sus propiedades. Los fermiones seguían manteniendo parte de su carácter, pero se comportaban un poco como bosones. De este modo, pudieron hacer que pares de fermiones separados se fusionaran entre sí una y otra vez. La señora Jin sospecha que este proceso de emparejamiento es el mismo en el Helio-3, también un superfluido. Basándose en esta información, pueden hipotetizar (hacer una conjetura) que los condensados fermiónicos fluirán también sin ninguna viscosidad.

Superconductividad y condensados fermiónicos

Otro fenómeno relacionado es la superconductividad. En la superconductividad, los electrones emparejados pueden fluir con 0 viscosidad. La superconductividad suscita bastante interés, ya que puede ser una fuente de electricidad más barata y limpia. También podría utilizarse para alimentar trenes levitantes y hover-cars.

Pero esto sólo puede ocurrir si los científicos consiguen crear o descubrir materiales que sean superconductores a temperatura ambiente. De hecho, se concederá un Premio Nobel a quien consiga fabricar un superconductor a temperatura ambiente. Ahora mismo, el problema es que los científicos tienen que trabajar con superconductores a unos -135 °C. Esto implica el uso de nitrógeno líquido y otros métodos para conseguir temperaturas extremadamente bajas. Se trata, por supuesto, de un trabajo tedioso, por lo que los científicos prefieren utilizar superconductores a temperatura ambiente. El equipo de la Sra. Jin cree que sustituyendo los electrones emparejados por los fermiones emparejados se conseguiría un superconductor a temperatura ambiente.

Superconductividad. Se trata del efecto Meissner.