Cómo los electrones ganan peso en compuestos metálicos cerca del cero absoluto

Simulaciones por computadora demuestran cómo los electrones se vuelven mil veces más masivos cerca del cero absoluto en ciertos compuestos de metal.

Físicos de la Universidad Rutgers han realizado simulaciones por computadora que demuestran cómo los electrones se vuelven mil veces más masivos en ciertos compuestos de metal cuando estos son enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto, el punto donde cesa todo movimiento. Los modelos pueden proporcionar nuevos indicios sobre cómo funciona la superconductividad y de qué modo podrían fabricarse nuevos materiales superconductores.

Los investigadores han estudiado cómo interactúan los electrones con otras partículas en estos compuestos para convertirse en lo que los físicos llaman un fluido de "cuasipartículas pesadas" o un "fluido pesado de fermiones". Si bien este efecto se había observado antes en algunos materiales, el trabajo de la Universidad Rutgers emplea nuevos materiales para proporcionar un nivel de detalles que hasta ahora los científicos no habían conseguido.

El trabajo realizado por este equipo de especialistas pertenece a una rama de la física conocida como Física de la Materia Condensada.

En su estudio, los investigadores rastrearon el destino de los electrones a medida que disminuía la temperatura. Los físicos experimentales pueden haber visto diferentes aspectos de este comportamiento o pueden haber captado conductas que no entendieron. Pero los nuevos cálculos coinciden con lo observado por todos ellos.

Los investigadores de Rutgers basaron sus modelos en experimentos que utilizan un nuevo compuesto metálico cristalino hecho de los elementos cerio, indio e iridio. Éste y otros compuestos similares que sustituyen al cobalto y al rodio por el iridio, son excelentes materiales de experimentación para observar el comportamiento de los electrones pesados.

Las primeras investigaciones utilizaron materiales superconductores de altas temperaturas denominados cupratos, que no dieron a los físicos una clara visión del comportamiento de los electrones debido a los desórdenes en la estructura cristalina provocados por el dopado. Los nuevos compuestos basados en el cerio son más simples para su estudio porque están libres de impurezas problemáticas.

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