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FISICA/ A Trieste va in scena la "danza quantistica" dell'ossigeno

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I quartetti dell’ossigeno ad altissime pressioni  I quartetti dell’ossigeno ad altissime pressioni

Cosa succede allora alle pressioni molto elevate?

Quando si comprime l’ossigeno a pressioni di migliaia di atmosfere avvengo i passaggi di stato, fino allo stato solido dove i momenti magnetici si ordinano secondo una configurazione che origina il cosiddetto antiferromagnetismo. L’ossigeno solido quindi è antiferromagnetico e col crescere della pressione si passa a tante fase successive denominate alfa, beta, gamma, delta con complicate trasformazioni strutturali, già molto studiate. A 80.000 atmosfere si trova una fase enorme, la epsilon, che va fino a 960.000 atmosfere; dopo di che si passa a una fase metallica e poi l’ossigeno diventa anche superconduttore.

Ma la fase epsilon restava incomprensibile; come mai?

Sì, per molti anni nessuno ha mai capito cosa succedesse e come mai sembrava scomparire il magnetismo. Circa dieci anni fa gli sperimentali hanno scoperto che nella fase epsilon succedeva un fenomeno sorprendente: le molecole si mettono insieme a gruppetti di quattro, potremmo chiamarli quartetti. Confrontando calcoli ed esperimenti, ci siamo accorti che oltre le 200-300.000 atmosfere le cose funzionavano bene, diversamente accadeva nella parte più bassa della fase. Ci siamo messi a calcolare e abbiamo trovato che effettivamente tra 80.000 e 200.000 atmosfere il magnetismo dovrebbe “risorgere”. Bisognava a questo punto capire come mai gli esperimenti non lo rivelavano. Ulteriori calcoli ci hanno permesso di capire che il momento magnetico in realtà c’è ma esegue una specie di oscillazione, potremmo dire una danza: per un po’ è in una direzione, poi passa a un’altra. Questa fase di stati non ordinati ha assunto il nome di liquido di spin: cioè gli spin ci sono ma non stanno fermi, sono appunto come liquidi e si muovono non a causa della temperatura ma per effetti quantistici.

In sostanza, avete trovato una nuova fase ….

Sì. Il nostro studio dimostra che la fase epsilon in realtà si divide in due fasi e che la prima, da 80.000 a 200.000 atmosfere, che abbiamo chiamato epsilon1, è quella dove le molecole del quartetto allestiscono una vera e propria “danza quantistica”, scambiandosi i momenti magnetici.



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