Físico argentino atrae la mirada internacional

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El Dr. Santiago Grigera fue premiado por la Sociedad Europea de Física por su trabajo sobre monopolos magnéticos en hielo de espín.

El 29 de mayo la Sociedad Europea de Física (EPS) anunció que el premio 2012 de la División de Materia Condensada fue otorgado a los investigadores Steven Bramwell, Claudio Castelnovo, Santiago Grigera, Roderich Moessner, Shivaji Sondhi y Alan Tennant por la predicción y observación experimental de monopolos en hielo de espín. El galardón será presentado en la próxima Conferencia de esa división en Edimburgo entre el 3 y 7 de septiembre.

Lo que se conoce como hielos de espín son una clase de sistemas magnéticos con gran entropía residual a bajas temperaturas. Este material no se encuentra en la naturaleza, sino que se sintetiza en el laboratorio a partir de compuestos como el titanio, el oxígeno y el disprosio.
En 2009 Grigera formó parte de un grupo que publicó en Science un trabajo sobre monopolos magnéticos en hielos de espín de titanato de disprosio.

¿Qué es un monopolo magnético?
Todos sabemos que un imán tiene un polo positivo y otro negativo. Y que si partimos el imán en dos partes cada una de ellas volverá a tener dos polos. Y todos sabemos también de la relación entre electricidad y magnetismo. Pero también conocemos la existencia de electrones y protones, es decir cargas negativas y positivas, respectivamente, que se hallan en la naturaleza en forma separada. ¿No podrá ocurrir lo mismo también con el magnetismo?

Ya en 1931 Dirac señalaba que debían existir monopolos magnéticos como partículas con un solo polo magnético asociadas a los que se llamó "cuerdas de Dirac". Durante los primeros instantes del Big Bang se habrían creado estos monopolos según dan cuenta ciertas teorías de gran unificación (GUT). Pero no se han encontrado estos monopolos. La hipótesis de la Inflación Cósmica propuesta por Alan Guth en la década de 1980 pareció resolver muchos problemas, entre ellos, el misterio de los monopolos magnéticos, casi de manera homeopática, como un Deus ex machina diluyente. Si esto fuese así, aunque se hubieran creado muchos de estos objetos exóticos en el inicio, dado que el espacio-tiempo se habría expandido exponencialmente, habría muy pocos a nuestro alrededor.

En 1982, Blas Cabrera (Stanford) -nieto del gran físico español homónimo e hijo de Nicolás Cabrera, físico de la Universidad de Virginia- indicaron que habían detectado un evento en su búsqueda de monopolos magnéticos. La detección no se repitió.

El hielo de espín
Los hielos de espín son sistemas magnéticos "frustrados". Se dice que un sistema está frustrado cuando no tiene la capacidad de minimizar la energía de todas sus interacciones. Un material que se comporta como hielo de espín es el titanato de disprosio (Dy2Ti2O7) a temperatura menor a 1K. Estos monopolos no son como los propuestos por Dirac, pero permiten avanzar en el estudio del fenómeno.
Desde hace algunos años, muchos físicos se pusieron a trabajar en esta senda.

Los experimentos se basan en la técnica de difracción de neutrones, a través de la cual se determinó que ese material forma cuerdas parecidas a las de Dirac por las que se transporta flujo magnético.

En CienciaNet explican cómo se logra reconstruir la distribución del campo magnético dentro del material.

También recomiendo leer las explicaciones dadas por el Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci" en su sitio web.

En el comunicado, la EPS indicó que "entre los desarrollos más exóticos e inesperados de las décadas recientes está el descubrimiento de que las excitaciones colectivas de algunos sistemas con interacciones fuertes tienen números cuánticos que son fracciones de aquellos pertenecientes a las componentes individuales indivisibles. Hasta el momento, este tipo de fenómeno estaba restringido a una y dos dimensiones con ejemplos en sistemas clásicos y cuánticos. (...) Ahora, por primera vez, la fraccionalización se encontró en un sistema clásico tridimensional lo que llevó a la inesperada aparición de monopolos magnéticos libres".

¿Quién es Santiago Grigera?
En este espacio contaba aquí en (Premian a joven científico de La Plata) en 2010 sobre este físico platense repatriado.
En la nota del diario El Día hay más detalles sobre su crianza y educación. Actualmente, el Dr. Santiago Grigera es investigador del Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (Iflysib) - Conicet y profesor de la facultad de Ciencias Exactas de la UNLP.
Ha realizado muchos trabajos sobre lo que se conoce como "criticalidad cuántica" en rutenato de estroncio (Sr3Ru2O7).

¿Para qué sirve este descubrimiento?
Cito las palabras del propio Grigera al diario El Día: "Como siempre, primero está el descubrimiento, luego, con el tiempo, su aplicación". Y ejemplificó: "Cuando se descubrieron los semiconductores de silicio, muchos se preguntaron para qué servirían. Veinte años después se creó el primer transistor. Y hoy no podríamos vivir sin semiconductores". Frase que deberíamos pegar con un imán a nuestro frío utilitarismo.

Videos de charla de Santiago Grigera en AFA La Plata
Desde la web de la Asociación Física Argentina Filial La Plata es posible acceder a los videos de las charlas de divulgación "La Física que nos cambia la vida". Santiago Grigera en el marco de ese ciclo dio hace un par de años la conferencia "Uno, ninguno y cien mil en Física": La idea de esa charla es contar un poco algunas de las sorpresas y los desafíos que se encuentran estudiando, desde la física, a la materia condensada.

Nota escrita para el XXXII Carnaval de la física, en esta edición hospedado por Ciencia. Para unirse y leer las entradas visitar Gravedad Cero.

Fuentes y links relacionados