Skyrmion (Zoológico de Partículas Subatómicas)

Skyrmion

Un skyrmion es una excitación topológica estable que aparece en ciertos campos continuos, como los campos cuánticos o magnéticos.

En física de partículas, un skyrmion es una configuración solitónica del campo mesónico (especialmente del campo pión), que se comporta como un barión, es decir, como una partícula compuesta de quarks.

El concepto fue introducido por el físico británico Tony Skyrme en 1962.

En el contexto de la física cuántica y de partículas:

En la teoría de Skyrme, los bariones (protones, neutrones, etc.) no son partículas fundamentales, sino solitones topológicos — configuraciones estables del campo de piones que no pueden deshacerse sin una discontinuidad del campo.

En otras palabras:

Un skyrmion es una especie de “nudo” o “torbellino” en el campo de mesones, que tiene propiedades cuánticas equivalentes a las de un barión.

Carga bariónica y topología:

La carga bariónica (es decir, el número de bariones B) se asocia al número topológico del skyrmion:

Este número B no puede cambiar por deformaciones continuas del campo, lo que hace al skyrmion estable:

su topología protege su existencia 

• B=1: protón o neutrón
• B=2: deuterón
• B=3,4,…: núcleos mayores (helio, litio, etc.)

Así, el modelo Skyrme proporciona una descripción topológica de la materia nuclear.

Skyrmiones en otros campos de la física

Además de la física nuclear, el concepto de skyrmion aparece en otros sistemas físicos, donde también hay campos con simetrías continuas:

Magnetismo cuántico:

En materiales ferromagnéticos con interacción de Dzyaloshinskii–Moriya, aparecen skyrmiones magnéticos — torbellinos de espines que se comportan como cuasipartículas estables.

Condensados de Bose-Einstein:

Configuraciones topológicas de la función de onda condensada.

Teorías de cuerdas y holografía:

En ciertos modelos, los skyrmiones surgen como branas envueltas, y los bariones emergen naturalmente como skyrmiones.

Propiedades generales:

Interpretación moderna

El modelo de Skyrme se interpreta hoy como una aproximación efectiva de la QCD a bajas energías. Los piones son los grados de libertad relevantes, y los bariones emergen como solitones de esos campos, no como entidades puntuales.

Este enfoque ha sido conectado con teorías más avanzadas como:

• La QCD holográfica (modelo Sakai–Sugimoto),
• La teoría de cuerdas (donde los skyrmiones emergen como branas envueltas),
• Y los sistemas topológicos condensados.

En síntesis:

Un skyrmion es una configuración estable y topológicamente protegida de un campo cuántico (como el campo de piones) que se comporta como una partícula, en particular como un barión compuesto.

En la teoría de Skyrme, los protones y neutrones serían, en esencia, skyrmiones: nudos del campo de piones que no pueden deshacerse sin romper la topología del espacio.