Gli scienziati hanno scoperto un nuovo, inaspettato, stato della materia

Gli scienziati hanno scoperto un nuovo, inaspettato, stato della materia
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Un gruppo di scienziati ha osservato un nuovo stato della materia elettronica, che si forma quando gli elettroni viaggiano insieme e sono ordinati. Questa scoperta potrebbe migliorare la nostra comprensione e l'utilizzo della meccanica quantistica, sopratutto in ambito informatico.

Il movimento è la chiave di questo nuovo stato quantico. Quando una corrente viene applicata a un superconduttore o a un metallo, gli elettroni si muovono, molto lenti e disordinati, verso una direzione. Questo non avviene in un speciale mezzo chiamato conduttore balistico, in cui il movimento è molto più ordinato e veloce.

Il nuovo studio mostra come, in piccoli fili di questo materiale, gli elettroni possano unirsi insieme e creare un nuovo stato quantico della materia. Aumentano gli stati scoperti grazie a particolari proprietà quantistiche, come la superconduttività topologica trovata alla New York University.

"Normalmente, gli elettroni in un semiconduttore o in un metallo si muovono e urtano, e eventualmente traslano in una direzione se viene applicata una differenza di potenziale," spiega il fisico Jeremy Levy, dell'Università di Pittsburgh. "Ma in un conduttore balistico gli elettroni si comportano come automobili sull'autostrada."

"La scoperta che abbiamo fatto significa che gli elettroni possono essere attratti gli uni dagli altri, e possono formare gruppi di due, tre, quattro o cinque che si comportano letteralmente come un nuovo tipo di particella."

Misurando i livelli di conduttanza, i ricercatori hanno trovato che questa segue uno dei pattern più comuni in matematica: il triangolo di Tartaglia. I valori di conduttanza seguono una delle diagonali di questo triangolo, ad esempio 1, 3, 6, 10, 15 e così via.

"Ci abbiamo messo un po' di tempo per capire la nostra scoperta perché inzialmente non avevamo realizzato che stessimo guardando a gruppi di due o più elettroni," afferma Levy.

Questo raggruppamento di elettroni è simile al modo in cui i quark si uniscono per formare neutroni e protoni. Anche gli elettroni nei superconduttori possono accoppiarsi in modo simile, a formare coppie che si muovono come se fossero un'unica particella.

La scoperta potrebbe raccontarci qualcosa di nuovo sull'entanglement quantistico, che sembra essere il processo chiave per realizzare i computer quantistici e una nuova versione di internet, super-veloce e super-sicura. Gli studi su questo fenomeno, in grado di sconvolgere anche Albert Einstein, si stanno moltiplicando negli ultimi anni, ad inizio anno è stato osservato l'entanglement tra miliardi di elettroni.

"Quando parliamo di applicazioni, pensiamo all'informatica quantistica, al teletrasporto quantico, alle comunicazioni; tutte idee che utilizzano proprietà quantistiche della materia che ignoravamo." dice Levy.

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