Demuestran la teoría de la relatividad con la mina de un lápiz

Dos equipos de físicos han descubierto unas propiedades exóticas en láminas de grafito. Los electrones en este material se mueven a velocidad relativista “como si no tuvieran masa”. Además han observado un valor mínimo para la conductividad eléctrica y un inusual Efecto Hall cuántico.

El año pasado un equipo británico y ruso descubrió cómo hacer láminas de grafeno. El método consistía en pegar una cinta adhesiva sobre un trozo de grafito (el material de nuestros lapiceros) y despegarlo con cuidado. De este modo se desprendía el grafeno, que quedaba adherido en la cinta. El grafeno consiste pues en láminas monocapa de grafito compuestas de átomos de carbono.

Ahora André Geim y sus colaboradores de Manchester, Chernogolovka y Holanda e independientemente Philip Kim y sus colaboradores de Columbia University han explorado las propiedades electrónicas de este material descubriendo que es un excelente conductor.

Los electrones en el grafeno se comportan como partículas relativistas moviendose a una velocidad cuatrocientas veces inferior a c, la velocidad de la luz. Aunque esta velocidad es muy inferior a los 300.000 Km/s de la velocidad de la luz es suficiente para exhibir comportamientos relativistas, y es muy superior a la velocidad usual de los electrones en un conductor al uso. Los electrones mantienen esta velocidad incluso a muy bajas temperaturas comportándose como si no tuviesen masa en reposo. Para poder estudiar la física de estos electrones es necesario utilizar la ecuación de Dirac para fermiones sin masa.

Ambos equipos han observado un nuevo efecto Hall cuántico semientero que es el análogo relativista al convencional efecto Hall cuántico observado en semiconductores.
El efecto Hall cuántico se observa cuando se mide una corriente que atraviesa un material semiconductor al que se le aplica un intenso campo magnético.

Además han encontrado que la conductividad eléctrica de este material no decae por debajo de un valor mínimo incluso cuando no hay electrones libres en el grafeno. Este resultado es completamente contraintuitivo pues en cualquier otro material la conductividad eléctrica desaparece cuando no hay cargas.

Estos resultados muestran que el grafeno no es otro material novedoso sin más.

Quizás se puedan crear nuevos dispositivos electrónicos con este material. Además, estas sorpresas prometen incluso que se pueda estudiar la electrodinámica cuántica en un dispositivo electrónico simple al alcance de un lápiz.

Fuente: NeoFronteras