domenica 29 dicembre 2024
Scoperta rivoluzionaria nella fisica quantistica: identificato un nuovo stato della materia. - Adamo Genco
Un team internazionale di ricercatori ha compiuto una scoperta straordinaria nel campo della fisica quantistica, identificando per la prima volta un nuovo stato della materia teorizzato da tempo: il liquido di spin quantistico. Parliamo del frutto della collaborazione tra scienziati svizzeri, francesi, canadesi e statunitensi, che potrebbe aprire la strada a importanti sviluppi nel campo dei computer quantistici e nella comprensione fondamentale dell'universo.
Ma cosa rende così speciale questo nuovo stato della materia? Immaginate di avere un materiale in cui le particelle magnetiche, invece di disporsi in modo ordinato come siamo abituati a vedere, si comportano in maniera del tutto inaspettata. Questi minuscoli magneti naturali, chiamati spin degli elettroni, rimangono in uno stato di continuo cambiamento, creando configurazioni interconnesse che sembrano "danzare" secondo le leggi della meccanica quantistica.
La scoperta è avvenuta studiando un materiale particolare chiamato "pirocloro stannato di cerio", utilizzando tecniche all'avanguardia come la diffusione di neutroni. Si è trattata di una sfida tecnologica notevole, come spiega Romain Sibille, leader del team sperimentale presso l'Istituto Paul Scherrer in Svizzera.
"Abbiamo dovuto utilizzare uno spettrometro altamente specializzato presso l'Institut Laue-Langevin di Grenoble, in Francia, per ottenere dati di altissima precisione."
Per comprendere meglio questo fenomeno, possiamo pensare agli elettroni come a minuscoli magneti che normalmente tendono ad allinearsi tra loro, proprio come farebbero delle comuni calamite. Tuttavia, in alcuni materiali speciali come i piroclori, questo allineamento viene "frustrato", creando condizioni uniche in cui emergono comportamenti quantistici sorprendenti.
Il professor Andriy Nevidomskyy, dell'Università Rice, che ha condotto l'analisi teorica dei dati, sottolinea un aspetto affascinante della scoperta.
"A livello quantistico, gli elettroni interagiscono tra loro emettendo e riassorbendo quanti di luce chiamati fotoni. In modo simile, nel liquido di spin quantistico, l'interazione tra le particelle chiamate 'spinoni' avviene attraverso lo scambio di onde simili alla luce, ma molto più lente."
Il team di ricerca sta già guardando al futuro, cercando altre particelle esotiche come i "visons", che potrebbero comportarsi come monopoli magnetici, un'idea teorizzata decenni fa. "È entusiasmante cercare prove dell'esistenza di particelle simili a monopoli in un universo in miniatura formato da spin di elettroni in un pezzo di materiale", commenta Nevidomskyy.
A proposito di nuove tecnologie legate alla fisica quantistica, lo sapevate che Google ha sviluppato un processore chiamato Willow e capace di prestazioni inarrivabili fino a oggi?
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