Quasiparticelle: magnoni, qualunquoni ed altre

Le quasiparticelle sono state predette per la prima volta dai teorici all’inizio degli anni ’80, questi oggetti possono essere trovati solo nei sistemi a due dimensioni e solo in determinate circostanze, a temperature vicine allo zero assoluto e in presenza di un forte campo magnetico.

Il concetto di quasiparticella è uno dei più importanti della fisica della materia condensata. Attraverso questo concetto è possibile semplificare il problema a molti corpi della meccanica quantistica. Le equazioni che regolano la dinamica delle quasiparticelle sono più semplici delle equazioni che regolano la dinamica delle sottostanti particelle interagenti.

Il concetto di quasiparticella è stato poi successivamente esteso a indicare, più in generale, un’eccitazione di un sistema a materia condensata, sia essa di tipo a particella singola, come nel significato originario di quasiparticella; sia composta da 2 o più particelle. La nozione di quasiparticella fu introdotta per l’impossibilità di descrivere ogni singola particella di un sistema macroscopico.

Di quasiparticelle di questo tipo ne esistono una ventina, ognuna con caratteristiche proprie: l’Eccitone, il Magnone, il Polarone, il Qualunquone e l’ultima arrivata, il cui nome in italiano potrebbe diventare Goccione. Questa quasiparticella è costituita da un insieme di particelle che condensano in una goccia dalle caratteristiche simili a quelle di un liquido. Ad esempio, genera delle onde simili a quelle che si formano quando si getta un sasso in uno stagno.

I qualunquoni invece sono caratterizzati da una carica più piccola di quella dell’elettrone e in futuro potrebbero essere utilizzati come base per i computer quantistici. Microsoft sta lavorando proprio con queste quasi-particelle per la creazione di un nuovo e innovativo computer quantistico (che ha ostacoli ovunque).

Quest’anno sono arrivate due solide conferme sull’esistenza di queste quasiparticelle. La prima ad aprile, in un documento apparso sulla copertina di Science, mentre la seconda è arrivata a luglio, quando un gruppo di scienziati della Purdue University ha utilizzato una configurazione sperimentale su un chip in due dimensioni.

I qualunquoni non sono come le normali particelle elementari. Gli scienziati, infatti, non riusciranno mai ad isolarne una dal sistema in cui si forma. Fa proprio parte della loro caratteristica di quasiparticelle, ovvero hanno proprietà misurabili come una particella, ma sono osservabili solo come risultato del comportamento collettivo di altre particelle convenzionali.

Nell’universo, infatti, esistono solo due varietà di particelle elementari: la famiglia dei fermioni (elettroni, protoni, neutroni e quark) e dei bosoni (come fotoni e gluoni). I qualunquoni, dal canto loro, non rientrano in nessuno dei due gruppi. Per questo motivo la loro applicazioni li rende molto interessanti nei futuri computer quantistici, poiché sarebbero meno soggetti a errori durante il calcolo.