Una nueva fórmula matemática contradice décadas de física teórica

El descubrimiento consiste en la forma de resolver problemas cuando existen fuertes interacciones entre las partículas que deben trabajar en armonía con las demás -bosones o fermiones-.

Físicos teóricos están a punto de informar sobre un descubrimiento controvertido que, afirman, contradice el trabajo de los investigadores durante décadas. El descubrimiento se refiere al enfoque convencional sobre la bosonización-debosonización. Para la gente ajena al laboratorio y la pizarra, esto podría afectar a los cálculos sobre el futuro de los ordenadores cuánticos, así como sus dispositivos electrónicos a medida que se hacen más pequeños, más rápidos y más avanzados.

Nayana Shah, profesora de Física de la Universidad de Cincinnati, y Carlos Bolech, homólogo en la Universidad de California, estarán entre los investigadores de todo el mundo que presentarán la investigación pionera en la reunión de marzo de la 'American Physical Society', del 14 al 18 de marzo en Baltimore. El descubrimiento consiste en la forma de resolver problemas cuando existen fuertes interacciones entre las partículas que deben trabajar en armonía con las demás - bosones o fermiones. Un ejemplo de un fermión es un electrón y un ejemplo de un bosón es una partícula de luz (fotones).

Para conseguir que estas partículas interactuen unas con otras y, por tanto, alimenten los dispositivos de alta tecnología del futuro, los físicos teóricos hacen cálculos, una especie de alquimia, para transformar fermiones en bosones, llamada bosonización, o a la inversa, aplican fórmulas para la debosonización. "Esta 'refermionización' es como la magia, ya que puede convertir los problemas intratables originalmente en otros exactamente que tienen solución", explica Shah.

Los investigadores, sin embargo, dicen que encontraron que ciertas soluciones con y sin bosonización que no interactuaron, a pesar del hecho de que los dos se suponían exactos. Shah y Bolech informan que la cuestión involucra la violación de ciertas leyes de conservación en el procedimiento basado en bosonización.

"Una reelaboración innovadora nos ha permitido incorporar algunas de las piezas que faltan en los pasos de bosonización y debosonización y restaurar la magia", dice Bolech. Los investigadores aplicaron su nuevo formalismo consistente hacia lo que se llama el Problema Kondo de No equilibrio en el mundo de la física, un problema que se puede aplicar a los electrones que interactúan en la nano-escala - la escala más pequeña posible para la electrónica.

"¿Cuáles son las implicaciones para la gran cantidad de trabajos anteriores que han utilizado la bosonización desde principios de la década de 1990?. Muchos de los resultados tendrán que ser modificados,"dice Bolech. "La buena noticia es que el formalismo consistente da una receta general para la forma de proceder", añade Shah.

Dos artículos con informes de la investigación fueron publicados recientemente en American Physical Society's Condensed Matter Physics journal, Physical Review B.