Crean una partícula cuántica que se parece a un ‘rayo bola’

La mecánica cuántica es un mundo complicado, que desafía constantemente nuestra intuición, y aun así en ocasiones permite simular situaciones físicas difíciles de explorar por otros caminos. Un estudio publicado en la revista Science Advances explica que estas simulaciones cuánticas podrían ayudar a entender qué hay detrás de los rayos bola, fenómenos relacionados con las tormentas eléctricas y de los que sabemos aún muy poco.

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La conexión ha nacido de una nueva partícula cuántica predicha hace más de 40 años, pero que ha sido creada ahora por primera vez por científicos del Amherst College (EE UU) y de la Universidad de Aalto (Finlandia). Su trabajo podría además proporcionar nuevas ideas de cara a la manipulación y estabilización de bolas de plasma en los reactores nucleares.

“Hemos creado, por primera vez, un skyrmion tridimensional. Se trata de una nueva pseudopartícula, un conjunto de átomos que se comportan como una partícula fundamental, pero sin llegar a serlo”, explica Mikko Möttönen, líder del grupo teórico en la Universidad de Aalto. Las peculiaridades de esta nueva pseudopartícula radican en su estructura. “Los momentos magnéticos de los átomos, sus espines, están entrelazados formando un nudo que se puede mover o apretar, pero no deshacer, como un nudo en una cuerda con los extremos atados”, añade Möttönen.

Científicos españoles describieron los ‘rayos bola’ en 1996

David Hall, profesor del Amherst College y líder del grupo experimental, explica su sorpresa a la hora de estudiar a fondo la partícula creada: “Vimos que sus propiedades ya habían sido descritas antes, aunque en un campo totalmente distinto, por un grupo de científicos españoles que estudiaron los rayos bola. Sorpresas de la física”. Hall se refiere a un artículo de los investigadores Antonio Rañada y José Luis Trueba, publicado en la revista Nature en 1996, en el que estudiaron los rayos bola, unas esferas luminosas que aparecen en tormentas eléctricas y que tienen una duración mucho más larga que un rayo normal. “La estabilidad de los rayos bola es un misterio. Nuestro modelo explica su larga vida describiéndolos como nudos electromagnéticos. Es más difícil deshacer algo si está enredado”, señala Trueba, entonces investigador de la Universidad Complutense de Madrid y ahora profesor en la Universidad Rey Juan Carlos. “El problema, en aquel entonces, era que nadie los había creado en un laboratorio como para estudiarlos, por lo que este trabajo podría ser interesante para poder explorarlos”.

Mikko Möttönen destaca además la simplicidad del método y sus posibles aplicaciones futuras. “Si pudiésemos aplicar esta técnica para crear bolas de plasma calientes sería un gran avance para los reactores de fusión nuclear”. La forma esférica del plasma podría ayudar a su estabilización sin la necesidad de utilizar imanes gigantes, “aunque esto necesita de más investigación”, explica el científico.

Xabier Marcano es investigador en el proyecto europeo Elusives, que aborda el estudio de neutrinos, materia oscura y física más allá del modelo estándar (H2020-MSCA-ITN-2015//674896-Elusives).