Nuove prove dell'esistenza di "quasi-particelle" chiamate qualunquoni

Nuove prove dell'esistenza di 'quasi-particelle' chiamate qualunquoni
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I fisici hanno ottenuto il primo grande indizio dell'esistenza di quasi-particelle chiamate qualunquoni. L'effetto osservato è chiamato braiding o intrecciamento ha dimostrato l'esistenza di queste particelle che sono in grado di esistere solo in due dimensioni.

Quando sono intrecciati tra loro, cioè quando un qualunquone si arrotola su un altro, il loro stato quantistico cambia. Le quasi-particelle sono in grado di mostrare proprietà particolari, alcune sembrano essere immortali.

"Assolutamente convincente," spiega il fisico teorico Frank Wilczek del MIT, che ha coniato il termine qualunquone (anyon in inglese) negli anni '80.

Le particelle fondamentali ricadono in due grandi categorie: i bosoni e i fermioni. Per fare un esempio, gli elettroni sono dei fermioni mentre i fotoni sono dei bosoni. I qualunquoni sono una terza classe, ma in tre dimensioni non appaiono come fondamentali. Non è qualcosa che si vede nella vita di tutti i giorni, ma i qualunquoni possono mostrare delle interferenze in un foglio a due dimensioni di materia. Tecnicamente i qualunquoni sono il risultato dei movimenti collettivi di molti elettroni, che insieme si comportano come una singola particella.

Quando i qualunquoni si intrecciano modificano la loro "funzione d'onda", la funzione matematica che descrive le proprietà delle particelle quantistiche. In particolare il braiding introduce una fase, uno sfasamento della fase d'onda.

Nel loro nuovo studio, i ricercatori hanno creato uno strumento nel quale i qualunquoni viaggiano in uno strato 2D di materiale in grado di dividerli in due. Una metà si arrotola intorno all'altra nel centro dello strumento, mentre l'altra scorre dritta; quando le due parti si riuniscono viene misurata la corrente prodotta. La fase introdotta dovrebbe produrre dei cambiamenti nella corrente misurata, che è proprio quello che hanno osservato i fisici. Grazie ad un campo magnetico sono riusciti a modificare il numero di qualunquoni nel centro, in modo simile a dei fili che si intrecciano; ogni volta che si aggiunge o si rimuove un qualunquone, viene prodotto un salto nell'intensità della corrente.

Per vedere questo effetto bisogna ridurre al minimo tutti i segnali che possono essere confusi con dei qualunquoni. "Questa è una delle cose più difficili mai fatte in fisica sperimentale," spiega il fisico teorico Chetan Nayak diMicrosoft Quantum e University of California, Santa Barbara.

Anche se non ci sono applicazioni pratiche immediate, i ricercatori credono che i qualunquoni possano essere utili per la costruzione di computer quantistici.

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