Un peculiar l¨ªquido cu¨¢ntico de electrones

?ste es el tercer a?o consecutivo en el que el premio de F¨ªsica se concede por investigaciones sobre el comportamiento de la materia a muy bajas temperaturas. Al estudiar el movimiento de electrones dentro de un plano en presencia de campos magn¨¦ticos muy altos, St?rmer y Tsui observaron que la conductancia Hall (relaci¨®n entre la corriente el¨¦ctrica y el voltaje transversal generado por ¨¦sta) pod¨ªa tomar valores que eran una fracci¨®n de la unidad natural (una conocida combinaci¨®n de constantes fundamentales).Tan s¨®lo un a?o despu¨¦s de este inesperado descubrimiento, Laughlin ofreci¨® una explicaci¨®n te¨®rica bastante completa del fen¨®meno. Propuso que, en presencia de un intenso campo magn¨¦tico, los electrones forman un nuevo y peculiar l¨ªquido cu¨¢ntico. La predicci¨®n m¨¢s extra?a de la teor¨ªa de Laughlin fue que, en este contexto, y a diferencia de lo que ocurre en circunstancias m¨¢s convencionales, las entidades individuales cuyo movimiento da lugar a la corriente el¨¦ctrica no tienen carga uno (en unidades de la carga del electr¨®n en el vac¨ªo), sino que pueden tener carga fraccionaria como, por ejemplo, un tercio. Estos portadores tan ex¨®ticos no son electrones individuales, sino complejas entidades de electrones y flujos magn¨¦ticos en constante interacci¨®n.

A pesar de la r¨¢pida aceptaci¨®n de la teor¨ªa, una medida directa de la carga fraccionaria s¨®lo ha sido posible recientemente al medirse el ruido de la corriente el¨¦ctrica. Del mismo modo que, escuchando el ruido de la lluvia sobre el tejado, distinguimos entre una lluvia fina y una granizada, se ha podido constatar que el ruido el¨¦ctrico causado por la corriente s¨®lo es atribuible a portadores de carga fraccionaria, un concepto nuevo que ha sido esencial para la comprensi¨®n de la materia en estas circunstancias extremas. El Nobel de Qu¨ªmica se ha concedido a una idea nueva con grandes aplicaciones. Kohn demostr¨® que la energ¨ªa total de un sistema de muchos electrones pod¨ªa determinarse de modo ¨²nico a partir de la densidad electr¨®nica media en cada punto del espacio.

Esta idea, tan sencilla como sorpredente, permiti¨® el desarrollo de nuevas t¨¦cnicas de c¨¢lculo. Gracias al inteligente desarrollo que Pople y otros hicieron de la idea de Kohn, los modernos ordenadores nos permiten conocer con precisi¨®n las propiedades de s¨®lidos y mol¨¦culas muy complejos. En particular, podemos comprender la din¨¢mica de mol¨¦culas imposibles de obtener en el laboratorio, pero que se encuentran en el espacio intergal¨¢ctico o en las capas altas de la atm¨®sfera y afectan a nuestras vidas.