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FISICA/ Anche i quanti amano la compagnia

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Nel mondo dell’infinitamente piccolo, popolato dai componenti ultimi della materia, le cose non vanno esattamente come nel mondo macroscopico in cui siamo abituati a vivere. In particolare, alcune grandezze fisiche (come ad esempio l’energia) non variano in maniera continua come accade da noi, ma a scatti, saltando da un determinato valore ad un altro un po’ più grande (o piccolo) senza percorrere i valori intermedi. Si dice allora che questa grandezza è quantizzata e ciascun salto elementare corrisponde ad un suo quanto. Questi quanti hanno vita autonoma e possono essere trattati alla stessa stregua delle altre particelle elementari.

Due ricerche pubblicate recentemente sulla rivista Nature mostrano che in alcuni sistemi fisici è possibile indurre in maniera controllata l’accoppiamento fra grandezze quantizzate quali ad esempio i fotoni (i quanti di luce) e i magnoni (i quanti associati al trasporto dell’energia magnetica). Questi risultati, al di là di un interesse puramente scientifico sembrano essere promettenti anche da un punto di vista applicativo, soprattutto per le possibili ricadute nelle ricerche sui computer quantistici.

Il primo studio, frutto della collaborazione di alcuni centri di ricerca europei (il Max Plank di Garching, l’Università Paris Sud di Palaiseau e la Ludwig – Maximillians Universitaet di Monaco di Baviera), riguarda la modificazione dello spin in una schiera di atomi mediante la propagazione di coppie di magnoni. L’esperimento è stato eseguito su una catena di atomi intrappolati mediante fasci laser (una tecnica di confinamento che sfrutta la pressione di radiazione che si genera all’interno dei fasci laser focalizzati) e raffreddati a temperature molto basse (sempre con tecniche laser).

L’aspetto interessante di questa particolare struttura atomica è quello di riuscire a riprodurre il comportamento di un materiale ferromagnetico (lo stesso di cui sono fatti i magneti). Nei materiali ferromagnetici, infatti, si osservano regioni microscopiche – note col nome di domini di Weiss o domini magnetici – all’interno delle quali esiste un ordine a lungo raggio determinato dal fatto che gli spin degli elettroni (ovvero i momenti magnetici associati alla loro rotazione) sono tutti orientati parallelamente.



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