Nella frontiera infinita della fisica quantistica, scienziati degli Stati Uniti e della Cina hanno scoperto un nuovo stato della materia, ampliando la nostra comprensione su come le particelle interagiscono nella complessa trama dell’universo. Questa scoperta potrebbe rivoluzionare lo stoccaggio digitale a livello quantistico.
Lo stato liquido di Bose chiral
Gli stati della materia non si limitano ai solidi, liquidi e gas che sperimentiamo quotidianamente. In condizioni estreme ed esotiche, possono manifestarsi nuovi stati. In questo scenario, i ricercatori hanno scoperto quello che hanno chiamato lo stato liquido di Bose chiral. Questo nuovo stato della materia quantistica ci permette di conoscere in modo più approfondito i meccanismi che governano l’universo a scala super piccola.
Un sistema quantistico frustrato
La chiave per questa scoperta risiede in ciò che è noto come un sistema quantistico frustrato. Questo tipo di sistemi ha limitazioni intrinseche che impediscono alle particelle di interagire nel modo in cui normalmente farebbero. I ricercatori hanno creato un dispositivo semiconduttore con due strati, uno superiore carico di elettroni e uno inferiore con numerosi vuoti disponibili per il movimento degli elettroni. Tuttavia, i vuoti disponibili sono insufficienti per tutti gli elettroni, il che causa la “frustrazione”.
Elettroni e buchi: un gioco di sedie musicali
Gli scienziati hanno confrontato l’interazione tra gli elettroni e i vuoti in questo sistema con un gioco di sedie musicali. Non ci sono abbastanza sedie (vuoti) per tutti i partecipanti (elettroni), quindi devono competere per i posti disponibili. Con l’aiuto di un campo magnetico ultra forte, gli scienziati sono stati in grado di misurare come si muovevano gli elettroni e hanno scoperto il nuovo stato liquido di Bose chiral.
Proprietà del nuovo stato
Modelli prevedibili e intreccio quantistico
Questo nuovo stato della materia presenta proprietà interessanti. Da un lato, gli elettroni si congelano in un modello prevedibile con una direzione di rotazione fissa a zero assoluto, senza essere disturbati da altre particelle o campi magnetici. Questa stabilità apre possibilità per il suo utilizzo in sistemi di stoccaggio digitale a livello quantistico.
D’altra parte, si è osservato che gli elettroni in questo stato mostrano un intreccio quantistico a lungo termine. Ciò significa che una particella esterna che influenza un elettrone può influenzare tutti gli elettroni del sistema, una scoperta che potrebbe anche avere applicazioni pratiche.
Un passo più vicino alla comprensione dell’universo
Ogni scoperta di questo tipo ci avvicina sempre di più alla comprensione totale del nostro mondo. Gli stati quantistici della materia, come lo stato liquido di Bose chiral, ci permettono di esplorare le interazioni delle particelle al di là delle convenzioni e di gettare luce sui segreti più profondi dell’universo.
La ricerca è stata pubblicata su Nature.