Skyrmion

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En física teórica de partículas, el skyrmion es una partícula hipotética relacionada originalmente con los bariones. Fue propuesta por Tony Skyrme como una superposición cuántica de bariones y estados resonantes hadrónicos [1]​ para explicar algunas propiedades de la materia nuclear.[2]

Los Skyrmiones como objetos topológicos son también importantes en física del estado sólido, especialmente en la tecnología emergente de espintrónica. Se ha propuesto, pero no probado definitivamente, la existencia de Skyrmiones en estados de condensados de Bose-Einstein, en superconductores, en películas magnéticas delgadas y en cristales líquidos quirales nemáticos.[3][4][5][6]

Definición matemática[editar]

En teoría de campos, los skyrmiones son soluciones clásicas no-triviales homotópicas de un modelo sigma no-lineal, i.e. son solitones topológicos. Un ejemplo tiene lugar en modelos quirales[7]​ de mesones, donde la variedad del modelo sigma es un espacio homogéneo del grupo de estructura

donde SU(N)L y SU(N)R son las partes izquierdas y derechas de la matriz del grupo unitario especial SU(N), y SU(N)diag es el subgrupo diagonal.

Si el espaciotiempo tiene la topología S3×R, las configuraciones clásicas pueden ser clasificadas por su número integral de bobinaje[8]​ de forma que el tercer grupo de homotopía

es equivalente al anillo de enteros, con el signo de congruencia referido al homeomorfismo.

Un término topológico puede ser añadido al lagrangiano quiral, la integral del cual depende solamente de la clase de homotopía. Este hecho resulta en sectores de superselección del modelo cuantizado. Un skyrmión puede ser aproximado por un solitón de la ecuación de seno-Gordon. Después de la cuantización a través del ansatz de Bethe u otros métodos, se convierte en un fermión que interacciona según el modelo de Thirring masivo.

Referencias[editar]

  1. Wong, Stephen (2002). «What exactly is a Skyrmion?». arXiv:hep-ph/0202250  [hep/ph]. 
  2. M.R.Khoshbin-e-Khoshnazar,"Correlated Quasiskyrmions as Alpha Particles",Eur.
  3. Al Khawaja, Usama; Stoof, Henk (2001). «Skyrmions in a ferromagnetic Bose–Einstein condensate». Nature 411 (6840): 918-20. Bibcode:2001Natur.411..918A. PMID 11418849. doi:10.1038/35082010. 
  4. Baskaran, G. (2011). «Possibility of Skyrmion Superconductivity in Doped Antiferromagnet K2Fe4Se5». arXiv:1108.3562  [cond-mat.supr-con]. 
  5. Kiselev, N. S.; Bogdanov, A. N.; Schäfer, R.; Rößler, U. K. (2011). «Chiral skyrmions in thin magnetic films: New objects for magnetic storage technologies?». Journal of Physics D: Applied Physics 44 (39): 392001. Bibcode:2011JPhD...44M2001K. arXiv:1102.2726. doi:10.1088/0022-3727/44/39/392001. 
  6. Fukuda, J.-I.; Žumer, S. (2011). «Quasi-two-dimensional Skyrmion lattices in a chiral nematic liquid crystal». Nature Communications 2: 246. Bibcode:2011NatCo...2E.246F. PMID 21427717. doi:10.1038/ncomms1250. 
  7. Chiral models stress the difference between "left-handedness" and "right-handedness".
  8. The same classification applies to the mentioned effective-spin "hedgehog" singularity": spin upwards at the northpole, but downward at the southpole.