L’anno appena trascorso è stato segnato, nell’ambito della meccanica quantistica, dalla scoperta di un terzo regno delle quasiparticelle, che ha la singolare proprietà di manifestarsi esclusivamente in realtà limitate a due sole dimensioni: i qualunquoni.
Dapprima predetti da teorie dei fisici risalenti agli anni ‘80, la prova della loro esistenza è finalmente arrivata dopo una lunga esplorazione dei più piccoli domini della natura. La difficoltà nel rilevarli è stata soprattutto dovuta al fatto che queste particelle si manifestano soltanto in contesti particolari che riguardano ambienti a due sole dimensioni, come detto, ma caratterizzati anche da temperature vicine allo zero assoluto, e dove è presente un forte campo magnetico.
Tale scoperta ha entusiasmato i fisici non solo per le conferme teoretiche che ha procurato, ma anche per le ripercussioni che avrà in campo pratico: infatti la Microsoft si è già impegnata a sfruttarne le proprietà per la creazione di un nuovo tipo di computer quantistico.
La prima evidenza schiacciante dell’esistenza dei qualunquoni era arrivata lo scorso Aprile, da un gruppo di ricercatori della Scuola Normale Superiore di Parigi, i quali, utilizzando un approccio proposto quattro anni prima, avevano trasmesso gas di Fermi (un gas di fermioni) attraverso un acceleratore di particelle, con lo scopo di far emergere comportamenti comportamenti anomali che si verificano soltanto in presenza dei qualunquoni.
La seconda prova è giunta a Luglio quando un team della Purdue University dell’Indiana ha usato una configurazione sperimentale su un chip, in grado di eliminare le interazioni che potevano oscurare il comportamento dei qualunquoni.
Il fisico Frank Wilczek, che con le sue teorie aveva predetto l’esistenza dei qualunquoni negli anni ‘80, ha dato merito al primo lavoro, ma ha criticato il secondo in quanto, a suo parere, fa brillare le quasiparticelle.
Prima di questa scoperta le categorie di particelle elementari conosciute erano due. La prima, quella dei fermioni, include elettroni, protoni, neutroni e i quark che li formano, è responsabile dell’esistenza della materia solida, e segue il principio di esclusione di Pauli, per il quale due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico.
La seconda è quella dei bosoni, di cui ne fanno parte i fotoni (i trasmettitori della luce e delle radiazioni), e i gluoni (detti così perché “incollano” insieme i quark), i quali sfuggono al principio di esclusione detto prima e sono in grado raggrupparsi (come avviene nei laser, che sono flussi di fotoni tutti occupanti lo stesso stato quantico).
I qualunquoni costituiscono una varietà a sé stante. Se un fermione orbita attorno a un altro fermione, il suo stato quantico resta invariato, e lo stesso vale per i bosoni. Al contrario, se un qualunquone ruota attorno a un altro, il loro stato quantico collettivo cambia, esibendo così un comportamento analogo alle particelle di memoria. Infatti, questo cambiamento nello stato quantico agisce come una sorta di memoria del movimento effettuato. E’ questa particolare proprietà che li rende oggetti appetibili per i computer quantististici, in quanto, si pensa, potrebbero apportare un modo più efficace per l’immagazzinamento dei dati.
Wilczek afferma che il dominio dei qualunquoni potrebbe contenere molte varietà di particelle con comportamenti esotici che andrebbero esplorate e, eventualmente, sfruttate in futuro. Siamo solo all’inizio di questi studi e chissà quali altre bizzarrie del mondo microscopico potranno portare alla luce…
Fonti:
www.discovermagazine.com
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Anche in questo articolo giovanni dimostri di capacità sintetiche di divulgazione di tematiche di fisica teorica e applicata espressa con competenza e chiarezza collegando con ferree coordinate logiche nessi scientifici e storici. Bravo Giovanni.