El grafeno es un material que permite estudiar en laboratorio,
a baja energía, las propiedades exóticas de la mecánica cuántica relativista.
En el grafeno los electrones y huecos (ambos fermiones)
se propagan como partículas relativistas sin masa de tipo Dirac
(aunque a una velocidad solo del 1% de la luz en el vacío).
Sin embargo, no es así en un nanotubo de carbono
(grafeno doblado en forma de tubo).
Por tanto, cuando el grafeno se dobla para formar un nanotubo
estos fermiones adquieren una masa efectiva no nula
(para sus movimientos a lo largo del eje del nanotubo).
El cambio en la topología del grafeno, el paso de un medio bidimensional (2D) a un medio tubular (1D), genera la masa de los portadores de carga
en el material.
Una generación topológica de la masa gracias a una compactificación dimensional (enrollar una dimensión en forma de tubo
y hacer que su dimensión transversal característica sea despreciable respecto a la dimensión longitudinal).
En este sentido, los fermiones del grafeno se comportan como partículas
de Kaluza-Klein en el nanotubo.
De hecho, su espectro de masas está cuantizado y depende de la frecuencia acimutal, que a su vez depende del inverso del diámetro del tubo.
Lo más exótico de la física hecho cotidiano a golpe de celo (adhesivo)
en la mina (de grafito) de un lápiz.
Por ahora, estas ideas son pura teoría y nadie las ha verificado de forma experimental.
Tiempo al tiempo.
Nos lo ha contado Kentucky Fried Chicken (KFC), “Mass Can Be ‘Created’ Inside Graphene, Say Physicists,” The Physics arXiv Blog, 21 oct. 2010, que se me adelantó al hacerse eco del artículo técnico de A. D. Alhaidari, A. Jellal, E. B. Choubabi, H. Bahlouli, “Dynamical mass generation via space compactification in graphene,” ArXiv, 17 Oct 2010.
Me ha recordado esta noticia el truco de las tijeras de Dirac para explicar el espín del electrón (no me pregunten por qué, pero me lo ha recordado).
Para los interesados recomiendo la refrescante lectura del artículo de Ricardo García Salcedo, Fernando R. González Díaz, Emilio Lluis Puebla, Guillermo R. Moreno Rodríguez, “La topología del truco de las tijeras de Dirac,” Ciencia Ergo Sum 14: 107-112, 2007 [el artículo es gratis gracias a Redalyc].
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