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La masa se puede 'crear' dentro del grafeno, dicen los físicos
La naturaleza de la masa es uno de los grandes acertijos perdurables de la ciencia. Qué es masa y de dónde viene son cuestiones que han desconcertado a científicos y filósofos durante siglos.
Entonces, la sugerencia de que se puede crear masa dentro de los nanotubos de carbono producirá un rasguño significativo en la cabeza.
La idea proviene de Abdulaziz Alhaidari en el Centro Saudita de Física Teórica en Arabia Saudita y de algunos amigos que comienzan con una revisión de las propiedades exóticas del grafeno, una lámina bidimensional de alambre de carbón.
Una de las nuevas ideas más interesantes de la física del estado sólido es que el grafeno puede actuar como laboratorio para estudiar la física relativista exótica. Resulta que las propiedades electrónicas del grafeno se pueden ajustar para que el movimiento de electrones y huecos a través de la estructura a velocidades de 10 ^ 6 m / s sea matemáticamente equivalente al comportamiento de los electrones que viajan en un vacío cercano a la velocidad de la luz. .
En el lenguaje de la física, su comportamiento no se rige por la ecuación de Schrodinger convencional que obedecen los electrones ordinarios, sino por la ecuación de Dirac sin masa que describe la física relativista. Estas ecuaciones no tienen en cuenta la masa (como su nombre lo indica), por lo que los electrones y los huecos se comportan como si no tuvieran masa.
Eso es importante porque, en el pasado, el comportamiento relativista de los electrones solo era accesible para los físicos con un acelerador de partículas de alta energía en su patio. Ahora cualquier laboratorio equipado con carbono, electricidad y cables puede hacerlo.
Esto ha generado un interés masivo: una idea es que una nueva generación de dispositivos electrónicos basados en grafeno podrá explotar los efectos posibles en la física relativista en lugar de usar efectos simples y simples (aunque aún no está claro exactamente cómo).
Pasemos ahora a las payasadas que a veces hacen los físicos teóricos cuando piensan en la masa. Una idea es que la masa surge porque el universo tiene dimensiones extra espaciales que existen solo en las escalas más pequeñas. Los físicos dicen que estas dimensiones están compactadas.
Las dimensiones compactadas tienen un efecto importante en la mecánica cuántica, cambiando las ecuaciones que describen el universo para que incluyan un término para masa. En estas teorías, así es como surge la masa.
La idea de Alhaidari y compañía es que puede ocurrir un efecto similar en el grafeno si las dimensiones espaciales del grafeno pueden compactarse. En otras palabras, si reduce el número de dimensiones espaciales en el grafeno de dos a uno, las ecuaciones sin masa que describen el comportamiento de los electrones y los huecos cambiarán para incluir un término para la masa. En efecto, compactar las dimensiones crea masa.
Entonces, ¿cómo se compactan las dimensiones espaciales en el grafeno? Sencillo, lo enrollas. Esto convierte la hoja en un tubo que es efectivamente unidimensional, al menos en lo que respecta a los electrones y los huecos.
Hay algunas diferencias matemáticas importantes entre la masa que se puede generar de esta manera y las cosas sobre las que puedes golpear tus nudillos. Pero ahora los físicos tienen la oportunidad de comparar los efectos en un laboratorio ordinario.
La capacidad de generar o destruir masa simplemente cambiando la geometría del grafeno es una idea poderosa. El primer desafío será reproducir el efecto en el laboratorio. Espere encontrar físicos del estado sólido quemando el aceite de medianoche en las próximas semanas.
Más allá de eso, la pregunta es cómo explotar nuestro nuevo poder sobre las masas. Sugerencias en la sección de comentarios por favor.
Ref: arxiv.org/abs/1010.3437 : Generación de masa dinámica a través de la compactación del espacio en grafeno