Más allá de sólido, líquido y gas: los otros 15 estados de la materia que desafían la realidad

Desde cristales líquidos hasta fases bautizadas como “hielo y fuego”, la física revela un catálogo insólito de estados de la materia que podrían transformar la tecnología del futuro

Estados de la materia
La física contemporánea explora fases exóticas con propiedades asombrosas, desde superfluidos hasta nuevos hallazgos en materiales magnéticos, que prometen revolucionar la tecnología.

En la sala de clases la materia suele clasificarse en tres categorías: sólido, líquido y gas. A veces se suma el plasma, presente en rayos o en el Sol.

Pero fuera del manual escolar existe un universo escondido: más de quince estados de la materia reconocidos por la física moderna.

Chile y Estados Unidos son escenario de algunos de estos hallazgos recientes. Desde cristales líquidos estudiados en Santiago hasta electrones que se organizan como “hielo y fuego” en Nueva York, la materia sigue demostrando que no está atada a las reglas que creíamos fijas.

Lo que creemos conocer no basta

En Santiago, un equipo de la Universidad de Chile (U. de Chile) y del Instituto Milenio de Óptica logró inducir un nuevo estado manipulando cristales líquidos con voltaje y luz.

“Las posibilidades son enormes, estamos en el comienzo de algo que podría ser completamente distinto”.

Marcel Clerc, Investigador de la U. de Chile.

Al otro lado del continente, en el Brookhaven National Laboratory, investigadores identificaron una fase llamada “half ice, half fire” (mitas hielo, mitad fuego).

Los explican como electrones que se comportan en parte de forma ordenada, como si estuvieran congelados, y en parte en completo desorden, como si ardieran en llamas.

Según el físico Weiguo Yin, comprender este fenómeno “podría conducir a grandes avances en tecnologías como la computación cuántica y la espintrónica”.

Un catálogo que sigue creciendo

La física de la materia condensada ha identificado al menos 18 estados distintos. Aquí una selección de los más relevantes y curiosos, explicados de forma sencilla:

  • Condensado de Bose-Einstein: átomos a temperaturas cercanas al cero absoluto que actúan como un “superátomo” único.
  • Condensado de Fermi: similar al Bose-Einstein, pero con partículas llamadas fermiones.
  • Superfluido: líquidos que fluyen sin fricción, capaces de trepar por las paredes de un recipiente.
  • Superconductor: materiales que conducen electricidad sin resistencia.
  • Cristales líquidos: usados en pantallas, con propiedades intermedias entre líquidos y sólidos.
  • Cristales de tiempo: estructuras que repiten su patrón no solo en el espacio, sino también en el tiempo.
  • Plasma de quarks y gluones: una sopa de partículas fundamentales, similar al universo primitivo tras el Big Bang.
  • Materia degenerada de electrones: presente en enanas blancas, donde los electrones están comprimidos por la gravedad.
  • Materia degenerada de neutrones: hallada en estrellas de neutrones, con densidad inimaginable.
  • Condensado excitónico: donde electrones y huecos (ausencias de electrones) se combinan y fluyen sin resistencia.
  • Fases topológicas: materiales con conductividad especial en la superficie, base de potenciales computadores cuánticos.

Cada uno tiene condiciones extremas de existencia, pero juntos muestran que la materia no cabe en una lista corta.

¿Por qué importa todo esto?

Puede parecer un catálogo de rarezas de laboratorio, pero su relevancia va mucho más allá.

Los superconductores permiten imaginar redes eléctricas sin pérdidas de energía, los cristales líquidos son la base de televisores y pantallas modernas y fenómenos como el hielo y fuego podrían abrir caminos para el almacenamiento de información a escala cuántica.

Instituciones como la UNESCO, en su informe de 2021, advierten que ante crisis crecientes —cambio climático, salud global, biodiversidad— la inversión en ciencia, incluida la básica, es más urgente que nunca.

Lo que hoy parece un hallazgo abstracto podría mañana formar parte de dispositivos cotidianos, contribuyendo a sistemas que integren salud humana, animal y ambiental, en línea con el enfoque de “Una sola salud” promovido por la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Un vaso de agua, un trozo de hielo o una nube de vapor parecen resumir la materia que conocemos. Pero más allá de lo visible, existen mundos inesperados: cristales de tiempo, superfluidos, electrones entre hielo y fuego.

Cada nuevo estado descubierto nos recuerda que lo cotidiano es solo la superficie; la materia sigue escondiendo secretos que, poco a poco, comienzan a tocar nuestra vida diaria.

Referencias de la noticia

Clerc, M.G., Kowalczyk, M. & Zambra, V. (2020).Topological transitions in an oscillatory driven liquid crystal cell. Topological transitions in an oscillatory driven liquid crystal cell. Scientific Reports.

Universidad de Chile. (2020). Investigadores de la FCFM proponen un nuevo estado de la materia. Publicado en Noticias U. de Chile.

Weiguo Yin et al. (2024). Phase Switch Driven by the Hidden Half-Ice, Half-Fire State in a Ferrimagnet, Physical Review Letters.

Laura Mgrdichian-West. (2024). 'Half ice, half fire': Physicists discover new phase of matter in a magnetic material. Nota publicada en PHYS.ORG.

UNESCO. (2021). UNESCO report calls for substantial increases in investment in science in the face of growing crises. Publicado en el sitio web de la Institución.