A bajísimas temperaturas la materia se comporta de una manera tan exótica que ni siquiera los físicos hace 40 años podían concebir. Fue entonces cuando tres audaces científicos describieron teóricamente estos estados extraños de la materia. Sus desarrollos matemáticos fueron recibidos con igual asombro que escepticismo. Con los años se fue comprobando experimentalmente que tenían razón.

Hoy han recibido el premio Nobel de Física por «sus descubrimientos teóricos de materiales topológicos y transiciones de fase topológicas». Son los ingleses David J. Thouless, ahora profesor emérito de la Universidad de Washington, y F. Duncan M. Haldane, de la Universidad de Princeton, y el escocés Michael Kosterlitz, de la Universidad de Brown.

Este descubrimiento ha creado nuevos conceptos físicos y ha abierto nuevos campos de investigación

“Los científicos han descrito el comportamiento de la materia en situaciones extremadamente exóticas y poco conocidas. Han creado nuevos e importantes conceptos físicos, lo que abre nuevos campos de investigación”, ha explicado el comité Nobel. “La mecánica cuántica es mucho más rica de lo que podíamos soñar”, ha declarado Haldane, al conocer la noticia. Y ha añadido: “Soy un poco británico, flemático, así que no me voy a desmayar ni nada parecido”.

Los científicos demostraron matemáticamente que el comportamiento raro que mostraba la materia en tres dimensiones a temperaturas cercanas al cero absoluto (o -273 ºC , que es la temperatura teórica más baja posible y que nadie aún ha logrado alcanzar en el laboratorio) también sucedía en dos dimensiones, es decir, en capas finísimas de material, algo que se creía impensable. Haldane demostró lo propio en una dimensión.

En esas circunstancias de baja temperatura, en la materia, a nivel microscópico, se forman vórtices, unos defectos que proporcionan a algunos materiales propiedades inesperadas, como la superconductividad, es decir, conducen la electricidad con cero resistencia y están blindados ante los campos magnéticos externos.

Los materiales topológicos podrían ser la clave de los ordenadores cuánticos

En dos dimensiones el material pasa a la fase topológica mediante la llamada transición topológica KT (por Kosterlitz-Thouless), donde los vórtices aparecen de una forma insólita. Emergen dos, muy alejados el uno del otro, pero íntimamente ligados en la distancia. Son parejas muy estables y se necesitan grandes perturbaciones para destruirlas. El material por lo tanto mantendría sus propiedades a pesar de las fluctuaciones de temperatura habituales de un entorno fuera del laboratorio.

Este fenómeno se ha ido confirmando experimentalmente en estas últimas décadas y los laboratorios bullen en busca de nuevos materiales que revolucionen las tecnologías del futuro. “Los materiales topológicos podrían utilizarse en las nuevas generaciones de circuitos electrónicos y superconductores, podrían ser la clave de los ordenadores cuánticos”, asegura, ilusionada, la institución.