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Corrientes persistentes en anillos mesoscópicos — Imry, Büttiker y Landauer

1983 d.C. · Transmisión: Global
FísicaTeoríaNorteamericana

Yoseph Imry, físico israelí entonces visitante habitual del grupo de Rolf Landauer en el IBM Thomas J. Watson Research Center, junto con Markus Büttiker, publican en 1983 "Josephson behavior in small normal one-dimensional rings", un artículo breve que predice algo que parecía contradecir la intuición clásica sobre los metales normales (no superconductores): un anillo metálico suficientemente pequeño y puro, atravesado por un flujo magnético externo, debería sostener una corriente eléctrica que circula indefinidamente sin disipar energía —una "corriente persistente"— aun sin ser un superconductor. El efecto se origina en el fenómeno de Aharonov-Bohm: la función de onda de los electrones que recorren el anillo adquiere una fase que depende del flujo magnético encerrado, y si el tamaño del anillo es menor que la longitud de coherencia cuántica del electrón (de modo que su onda no pierde la memoria de su fase al recorrerlo), esa fase determina un estado de energía mínima en el que fluye corriente de forma permanente. El comportamiento resultante es formalmente análogo al efecto Josephson de los superconductores, pero con el cuanto de flujo h/e en lugar de h/2e. La predicción nace en el contexto de un campo entonces incipiente —la física mesoscópica, que Imry funda y desarrolla durante las décadas siguientes— dedicado a sistemas con un tamaño intermedio entre lo atómico y lo macroscópico, donde la coherencia cuántica deja de ser despreciable pero el sistema sigue conteniendo un número enorme de electrones. La predicción de 1983 fue recibida con escepticismo inicial, pero queda confirmada experimentalmente en 1990, cuando Lévy y colaboradores observan corrientes persistentes en pequeños anillos metálicos de cobre. El resultado establece que la coherencia cuántica puede manifestarse en propiedades de transporte eléctrico medibles incluso en sistemas con muchísimos electrones, y se convierte en uno de los fundamentos conceptuales de la física mesoscópica y la nanoelectrónica cuántica.

InstituciónIBM Thomas J. Watson Research Center / Universidad de Tel Aviv
Región históricaEE.UU. (Nueva York) / Israel (Tel Aviv)
Fuente primariaBüttiker, M., Imry, Y., Landauer, R. — "Josephson behavior in small normal one-dimensional rings" (Physics Letters A, 96(7), 365-367, 1983). DOI: 10.1016/0375-9601(83)90011-7
Fuente secundariaWolf Prize — Physics 2016 — Press release (wolffund.org.il/imry-yoseph); Lévy, L.P. et al. — "Magnetization of mesoscopic copper rings: Evidence for persistent currents" (Physical Review Letters, 64, 2074, 1990)
Lengua originalinglés
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