È stato scoperto un nuovo stato quantico: Cosa significa?

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Gli esperti dell'Institute of Solid State Physics dell'Università di Tokyo, della Johns Hopkins University (negli Stati Uniti) e del Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems (MPI-PKS) di Dresda, sono riusciti a raffreddare un materiale particolare a temperatura prossima allo zero assoluto. Scoprendo un nuovo stato quantico.

Sulle pagine della rivista Nature Physics, il team ha spiegato di aver compreso che una proprietà fondamentale degli atomi, il loro allineamento, non si "congela" come al solito, ma rimane in uno stato "liquido". Con la possibilità di essere impiegato da sistema modello per sviluppare nuovi sensori quantistici altamente sensibili.

All'interno dei materiali quantistici gli elettroni interagiscono con intensità insolita, sia tra loro che con gli atomi del reticolo cristallino. Questo comporta potenti effetti quantistici che agiscono non solo su scala microscopica, ma anche su scala macroscopica.

Grazie a queste loro proprietà, tali materiali mostrano capacità davvero notevoli. Ad esempio, possono condurre elettricità completamente senza perdite ed a temperature molto basse, con lievi variazioni di temperatura, pressione o tensione elettrica che possono modificare drasticamente il loro comportamento.

Inoltre, anche i magneti possono essere considerati materiali quantistici, poiché il magnetismo si basa sullo spin intrinseco degli elettroni presenti nel materiale. Come spiegato dal prof. Jochen Wosnitza, del Dresden High Field Magnetic Laboratory, "questi spin possono comportarsi come un liquido. Quando le temperature scendono possono congelarsi proprio come l'acqua si trasforma in ghiaccio".

L'obiettivo del team è stato proprio quello di creare uno stato quantico in cui l'allineamento atomico associato agli spin non fosse influenzato da temperature estremamente fredde, come a voler impedire ad un liquido di congelare.

Per raggiungere tale traguardo, il gruppo di ricerca ha utilizzato un materiale particolare, composto da elementi di praseodimio, di zirconio e di ossigeno. Dopo diversi tentativi, il team è stato in grado di produrre cristalli abbastanza puri per il loro esperimento, riuscendo gradualmente a raffreddare il campione fino a 20 millikelvin (solo un cinquantesimo di grado sopra lo zero assoluto!).

Il dott. Wosnitza ha spiegato: "Grazie a questa scoperta forse potremo essere in grado di utilizzare il nuovo stato quantico per sviluppare sensori quantistici altamente sensibili. Tuttavia, dobbiamo ancora studiare a fondo tali processi".

D'altronde, secondo diversi studi, gli stati quantici ed il tempo potrebbero rivoluzionare i computer. Rimanendo in tema, sapete cos'è un computer quantistico?

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