Nada dura para siempre. Todo lo que nos rodea, desde los seres vivos a las montañas, los planetas, las estrellas, las galaxias e incluso el Univeros mismo, lleva grabada a fuego una fecha de caducidad. Pero en el extraño reino de las partículas subatómicas todo es posible. Y a pesar de que todas ellas, (protones, electrones, neutrones, etc), terminan por decaer y desintegrarse en algún momento, los científicos acaban de encontrar que ciertos tipos de «cuasipartículas» son, en principio, inmortales.
Lo cual no significa que no decaigan, igual que lo hacen todas las demás, sino que después de hacerlo, y de un modo que aún resulta un misterio, son capaces de «reconstruirse a sí mismas» y cobrar nueva vida en un proceso que, en teoría, puede repetirse hasta el infinito.
En principio, esa extraordinaria capacidad parece ir en contra de uno de los principios más firmes e ineludibles del Universo: la segunda Ley de la Termodinámica, según la cual la entropía, o estado de desorden de un sistema, tiende a aumentar siempre, y solo puede evolucionar en una dirección. Por eso vemos que un vaso se rompe al caer de la mesa, pero nunca veremos los trozos del vaso reconstruyéndose en el suelo y volando después hasta la mesa.
La Segunda Ley es tan poderosa que, a diferencia de muchas otras «reglas», funciona incluso en el mundo cuántico. Por eso los científicos no sabían qué pensar cuando se toparon con las cuasipartículas inmortlaes. El hallazgo acaba de publicarse en Nature Physics.
«Hasta ahora -explica el físico Frank Pollman, de la Universidad Técnica de Munich y uno de los autores de la investigación- se suponía que las cuasipartículs de los sistemas cuánticos en interacción decaen después de un cierto tiempo. Pero ahora sabemos que no es así: las interacciones fuertes pueden llegar, incluso, a detener por completo la descomposición». Pollman ya publicó un artículo al respecto en junio del pasado año.
Las cuasipartículas no son exactamente partículas, o por lo menos no en la forma en que normalmente pensamos en protones o electrones. Son más bien las perturbaciones o excitaciones causadas en un sólido por fuerzas eléctricas o magnéticas y que, en su conjunto, se comportan como partículas. Los «fonones», por ejemplo, que son las unidades discretas de energía de vibración con que oscilan los átomos en un red cristalina, se consideran cuasipartículas, igual que los «polarones», electrones atrapados en una red rodeada por una nube de polarización.
Para llevar a cabo su trabajo, los investigadores desarrollaron métodos numéricos especialmente diseñados para calcular las complejas interacciones de las cuasipartículas, y simulaciones informáticas para observar su descomposición.
«El resultado de la simulación -explica por su parte Ruben Verresen, del Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complejos y coautor del estudio- mostró que es cierto que las cuasipartículas se descomponen. Sin embargo, de los escombros emergen entidades de partículas nuevas e idénticas. Si la descomposición se produce muy rápidamente, entonces tendrá lugar una reacción inversa después de cierto tiempo y los escombros convergerán nuevamente. Este proceso puede repetirse sin cesar, dando lugar a una oscilación sostenida entre la descomposición y el renacimiento».
Además, señalan los investigadores, el proceso no viola, después de todo, la Segunda Ley de la Termodinámica, ya que la oscilación es una onda que se transforma en materia, y eso está «cubierto» por el concepto mecánico-cuántico de dualidad onda-partícula. Es decir, que la entropía del sistema no disminuye, sino que permanece constante. Lo cual sigue siendo bastante extraño, aunque no viola ninguna ley de la Física.
Muy al contrario, el hallazgo ha permitido solucionar algunos otros quebraderos de cabeza que los físicos llevaban tiempo tratando de explicar. Por ejemplo, existe un compuesto magnético, llamado Ba3CoSb2O, que se suele utilizar en muchos experimentos y que era inesperadamente estable. Y la clave podría estar, precisamente, en las cuasipartículas magnéticas que contiene, llamadas «magnones» y que, en las simulaciones llevadas a cabo por los científicos, se reorganizan después de su descomposición.
Por el momento, sin embargo, los resultdos del trabajo son solo teóricos y será necesario llevar a cabo experimentos para comprobar la inmortalidad de las cuasipartículas. Una cualidad que alberga un enorme potencial, por ejemplo, para el almacenamiento de datos a largo plazo en las futuras computadoras cuánticas.
