Los superconductores son materiales capaces de conducir electricidad sin resistencia cuando se encuentran bajo determinadas condiciones, normalmente a temperaturas extremadamente bajas. En ese estado, la corriente puede circular sin las pérdidas de energía que caracterizan a los conductores convencionales. Ahora, un equipo internacional de físicos ha descrito un material que combina una propiedad considerada propia de superconductores más "exóticos" con un comportamiento que, hasta ahora, parecía difícil de conciliar con ella: se trata de un superconductor de tipo I capaz de romper la llamada simetría de inversión temporal. En cuanto a la investigación, ha sido publicada en Physical Review Letters. Cabe destacar que los superconductores pueden clasificarse de distintas maneras. Una de ellas distingue entre materiales convencionales y no convencionales según el modo en que sus electrones forman los llamados pares de Cooper. Estos pares permiten que los electrones se comporten colectivamente y atraviesen la estructura atómica del material sin encontrar la resistencia habitual. Otra clasificación los divide en superconductores de tipo I y tipo II, que presentan respuestas diferentes ante los campos magnéticos. Los materiales de tipo II suelen considerarse especialmente interesantes por sus propiedades magnéticas y cuánticas, mientras que los de tipo I presentan un comportamiento más sencillo frente a estos campos.Un material convencional con un comportamiento extraordinario Resumen gráfico del trabajo. En la parte central, las esferas turquesas corresponden al iterbio (Yb), mientras que las esferas doradas o de bronce indican la presencia de antimonio (Sb)El nuevo material, denominado diantimoniuro de iterbio o YbSb₂, introduce una combinación poco habitual. Investigadores dirigidos por científicos del Instituto Indio de Educación e Investigación Científica de Bhopal, en India, sintetizaron cristales individuales del compuesto y estudiaron su estructura mediante rayos X. Los análisis confirmaron la pureza química del material y una estructura cristalina capaz de favorecer la aparición de fenómenos cuánticos.Al enfriar el YbSb₂, hasta aproximadamente -272 grados Celsius, apenas un grado por encima del cero absoluto, su resistencia eléctrica cayó bruscamente hasta cero. Las mediciones de calor específico confirmaron que se trataba de un superconductor de tipo I y proporcionaron además indicios de que presenta un estado denominado "completamente abierto". Esto significa que existe una barrera energética que dificulta la ruptura de los pares de electrones responsables de la superconductividad.La característica más llamativa apareció al investigar sus propiedades magnéticas. Para ello, los científicos recurrieron a la espectroscopia de espín de muones, una técnica que permite detectar campos magnéticos extremadamente pequeños dentro de una materia. Incluso sin aplicar un campo magnético externo, los investigadores observaron que surgían espontáneamente diminutos campos magnéticos cuando el YbSb₂ entraba en su estado superconductor. Un hallazgo inesperado sacude la física: captan por primera vez cómo “bailan” las parejas de la superconductividad Este fenómeno es importante porque esos campos internos proporcionan una señal de que el material rompe la denominada simetría de inversión temporal. En términos matemáticos, muchas leyes físicas funcionan de manera equivalente si imaginamos que el tiempo avanza hacia delante o hacia atrás. No obstante, un campo magnético invierte su dirección cuando se realiza esa transformación matemática. La aparición espontánea de magnetismo dentro del superconductor indica, por tanto, que esa simetría no se mantiene en el nuevo estado cuántico.Electrones que rompen las reglas habituales El comportamiento de los electrones también resulta poco convencional. En lugar de formar pares de Cooper de manera habitual, los electrones del YbSb₂ parecen organizarse en un estado llamado "tiplete de espín". En concreto, los investigadores lo describen como un estado triplete no unitario, internamente antisimétrico, que posee un momento magnético neto. Esta configuración permite que el propio material genere las condiciones necesarias para romper la simetría temporal, sin necesidad de aplicar un campo magnético desde el exterior.Los modelos desarrollados por el equipo apuntan además a que los electrones de cada par proceden de diferentes orbitales de energía. Esta particularidad podría favorecer la aparición de modos de Majorana sin brecha en la superficie del material. Los modos de Majorana son excitaciones cuánticas muy interesantes porque pueden comportarse como sus propias antipartículas.Si estas propiedades se confirman y pueden controlarse, el YbSb₂ podría convertirse en un candidato para el estudio de materiales cuánticos topológicos. Estos sistemas despiertan interés en computación cuántica porque determinadas propiedades topológicas podrían ofrecer mayor protección frente a perturbaciones externas, como el calor o el ruido electromagnético. Aun así, se trata de una posibilidad que requiere mucha más investigación antes de traducirse en una tecnología práctica. Por ahora, el descubrimiento amplía el mapa de materiales superconductores conocidos y demuestra que incluso una categoría considerada relativamente convencional puede esconder comportamientos cuánticos inesperados.