Risolto un mistero della fisica quantistica

La fisica quantistica spiega come vengono assemblati gli elementi costitutivi del mondo come gli atomi o gli elettroni. Tutto ciò che vediamo intorno a noi è composto da atomi ed elettroni che sono così piccoli che un miliardo di atomi posti uno accanto all'altro potrebbe stare in un centimetro

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La fisica quantistica spiega come vengono assemblati gli elementi costitutivi del mondo come gli atomi o gli elettroni. Tutto ciò che vediamo intorno a noi è composto da atomi ed elettroni che sono così piccoli che un miliardo di atomi posti uno accanto all’altro potrebbe stare in un centimetro.

A causa del modo in cui si comportano gli atomi e gli elettroni, gli scienziati descrivono questo comportamento come ondulatorio. Nella ricerca, gli scienziati hanno esaminato come le onde possano attraversare un paesaggio contenente ostacoli posti in posizioni casuali.

Anderson ha inizialmente sviluppato questa idea per descrivere gli elettroni nei semiconduttori. La sua intuizione ha notevolmente contribuito allo sviluppo di chip per computer ed elettronica.

Il suo lavoro descrive un fenomeno comune che si verifica per tutti i tipi di onde, che si tratti di onde luminose, onde oceaniche, onde sonore o onde quantomeccaniche”, afferma il ricercatore capo Maarten Hoogerland dell’Università di Auckland.

Le onde, a differenza delle particelle che viaggiano in linea retta, possono aggirare gli ostacoli, ma se ci sono abbastanza ostacoli casuali, le onde non possono passare perché interferiscono tra loro e si annullano.

Nel Quantum Information Lab dell’Università, i ricercatori hanno portato al lavoro di Anderson un ulteriore passo avanti e hanno aggiunto alla miscela un esperimento con atomi ultra freddi. Con l’aiuto di laser ad alta tecnologia, hanno manipolato questi atomi ultra freddi rendendoli un po’ meno freddi, il loro comportamento da onda è diventato visibile agli occhi.

Stiamo parlando di un miliardesimo di grado sopra lo zero assoluto (-273,15 gradi C), quindi è piuttosto freddo. Abbiamo creato schemi personalizzati di ostacoli per fermare le onde e quando scattiamo una foto, possiamo scoprire dove si trovano questi atomi“, dice il dottor Hoogerland.

In questo modo, possiamo vedere cosa è necessario esattamente per far riflettere le nostre onde quantomeccaniche sugli ostacoli e perché le onde non entrano“.

Lavorando insieme, attraverso il Dodd-Walls Center for Photonics and Quantum Technologies, con i ricercatori dell’Università di Otago, il team di ricerca è stato in grado di abbinare i risultati degli esperimenti con previsioni teoriche, lasciando il posto a nuove intuizioni che potrebbero essere utilizzate per creare e testare “materiali di design” con proprietà personalizzate.

Riferimento: “Osservazione della localizzazione Anderson bidimensionale di atomi ultrafreddi” di Donald H. White, Thomas A. Haase, Dylan J. Brown, Maarten D. Hoogerland, Mojdeh S. Najafabadi, John L. Helm, Christopher Gies, Daniel Schumayer e David AW Hutchinson, 2 ottobre 2020, Nature Communications .
DOI: 10.1038 / s41467-020-18652-w

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