17/11/2025
Cuando en la escuela hablamos de estados de la materia solemos quedarnos en sólido, líquido y gas, y a veces se menciona el plasma. Pero la física actual ha descubierto que, bajo condiciones extremas de temperatura y presión, la materia puede organizarse de formas mucho más exóticas. En laboratorios y en el universo existen estados que no vemos en la vida diaria, pero que son reales y están bien descritos por la mecánica cuántica y la física de altas energías.
El plasma es, en esencia, un gas tan caliente que sus átomos se han separado en iones y electrones. Por eso conduce muy bien la electricidad y responde a los campos magnéticos. El Sol y la mayoría de las estrellas son enormes bolas de plasma, y en la Tierra lo vemos en los relámpagos o en ciertos dispositivos experimentales de fusión nuclear. En el extremo contrario están los condensados de Bose-Einstein y de fermiones: se obtienen enfriando gases atómicos a temperaturas cercanas al cero absoluto. En esas condiciones, los átomos dejan de comportarse como partículas individuales y se mueven de manera colectiva, como si fueran una sola “superpartícula”, mostrando propiedades cuánticas a escala macroscópica.
La materia degenerada aparece cuando la densidad es tan alta que las partículas ya no pueden acomodarse libremente y la presión está dominada por principios cuánticos, en particular por el llamado principio de exclusión de Pauli. Eso ocurre, por ejemplo, en el interior de las enanas blancas y las estrellas de neutrones, donde los electrones o los neutrones forman un sistema fuertemente comprimido que impide que la estrella siga colapsando de inmediato.
Más allá de eso, en condiciones de energía aún más extremas, como las que existieron instantes después del Big Bang o en colisiones de iones pesados en aceleradores de partículas, la materia puede transformarse en un plasma de quarks y gluones. En ese estado, los quarks (los constituyentes de protones y neutrones) dejan de estar confinados dentro de partículas individuales y se mueven en un “fluido” junto con los gluones, que son las partículas que transmiten la interacción fuerte. Cada uno de estos estados, desde los sólidos cotidianos hasta los plasmas más energéticos, muestra un aspecto distinto de las mismas reglas físicas que gobiernan el universo.