Credit: Genevieve Martin, Oak Ridge National Laboratory
Si chiama “quantum spin liquid”, ed è uno stato quantistico del quale s’era prevista l’esistenza una quarantina d’anni fa. Ma solo oggi, in un reticolo bidimensionale di tricloruro di rutenio, ne sono state rilevate le tracce. Sotto forma di fermioni di Majorana. Lo studio su Nature Materials.
Quali sono gli stati della materia? C’era un tempo in cui la risposta era semplice: solido, liquido e gassoso. Con altrettanto semplici regolette empiriche per distinguerli l’uno dall’altro in base a forme e volumi. Poi le cose si sono fatte più complicate. E il numero di possibili stati è andato aumentando. Giocando con temperature e pressioni estreme, o indagando fenomeni altrettanto estremi già presenti in natura, ecco che hanno iniziato a fare la loro comparsa stati decisamente più stravaganti, come quello plasmatico, quello supercritico o i condensati di Bose-Einstein, per limitarci ai meno bizzarri fra gli esotici. Ora la lista s’allunga ulteriormente. Il nuovo arrivato si chiama quantum spin liquid (QSL), è uno stato quantistico piuttosto misterioso che si potrebbe celare in alcuni materiali magnetici, e per quanto non ancora osservato in natura in realtà del tutto nuovo non è, essendo stato predetto una quarantina d’anni fa. La novità è che da oggi, della sua esistenza, abbiamo le prove. Ma come riconoscere un materiale in stato quantum spin liquid? Scordatevi test alla portata di tutti, tipo metterlo in un recipiente per vedere se mantiene o meno proprietà a noi familiari. La firma del misterioso quantum spin liquid, spiegano gli autori d’uno studio appena pubblicato su Nature Materials, è che i suoi elettroni si “frazionalizzano”. In che cosa? Niente meno che in quegli ineffabili, mitici unicorni della fisica particellare che vanno sotto il nome di fermioni di Majorana.
Fonte/Leggi tutto → Media.Inaf.it
An international team of researchers have found evidence of a mysterious new state of matter, first predicted 40 years ago, in a real material. This state, known as a quantum spin liquid, causes electrons – thought to be indivisible building blocks of nature – to break into pieces.
The researchers, including physicists from the University of Cambridge, measured the first signatures of these fractional particles, known as Majorana fermions, in a two-dimensional material with a structure similar to graphene. Their experimental results successfully matched with one of the main theoretical models for a quantum spin liquid, known as a Kitaev model. The results are reported in the journal Nature Materials. Quantum spin liquids are mysterious states of matter which are thought to be hiding in certain magnetic materials, but had not been conclusively sighted in nature. The observation of one of their most intriguing properties—electron splitting, or fractionalisation—in real materials is a breakthrough. The resulting Majorana fermions may be used as building blocks of quantum computers, which would be far faster than conventional computers and would be able to perform calculations that could not be done otherwise. “This is a new quantum state of matter, which has been predicted but hasn’t been seen before,” said Dr Johannes Knolle of Cambridge’s Cavendish Laboratory, one of the paper’s co-authors. In a typical magnetic material, the electrons each behave like tiny bar magnets. And when a material is cooled to a low enough temperature, the ‘magnets’ will order themselves, so that all the north magnetic poles point in the same direction, for example.
Source/Continue reading → Phys.org
