Un nuovo stato della materia

Si chiama liquido di spin quantistico. Era stato previsto teoricamente 40 anni fa e, come spesso accade nella fisica (vedibosone di Higgs e onde gravitazionali, per esempio), c’è voluto parecchio tempo per osservarlo sperimentalmente. Si tratta di un nuovo stato della materia, in cui gli elettroni appaionoframmentati, la cui esistenza è stata appena provata da un’équipe di fisici della University of Cambridge. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Materials.

I ricercatori, in particolare, hanno osservato le prime improntelasciate dalle misteriose particelle che costituiscono il nuovo stato della materia, i cosiddetti fermioni di Majorana, in unmateriale bidimensionale dalla struttura simile a quella delgrafene. I liquidi di spin quantistico erano stati previsti, nel 1973, da Philip Warren Anderson, premio Nobel per la fisica: “Finora, la fase della materia predetta da Anderson”, ha commentato all’AnsaPasquale Calabrese, fisico della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa) di Trieste, “non era mai stata riprodotta sperimentalmente ed è un risultato importante perché è stato osservato un fenomeno diverso da qualsiasi altro presente in natura”. I risultati dell’esperimento, dicono gli autori della ricerca, sono in buon accordo con uno dei principali modelli teorici che descrivono lo stato della materia, il cosiddetto modello di Kitaev.

La proprietà principale – e più intrigante – dei liquidi di spin quantistici è il frazionamento degli elettroni. In un liquido di spin quantistico, a differenza di un materiale tradizionale, che tende a formare strutture ordinate (i reticoli cristallini, per esempio), icampi magnetici si comportano in modo completamentedisordinato, anche se portato a temperature vicine allo zero assoluto.  Le particelle risultanti dal frazionamento degli elettroni, inoltre, potrebbero essere utilizzate per costruire i mattoncinifondamentali dei computer quantistici, macchine enormemente più veloci di quelle tradizionali e in grado di compiere operazioni finora ritenute impossibili: “Si tratta di un passo importantissimo nella comprensione del mondo quantistico”, ha spiegato Dmitry Kovrishin, uno degli autori della ricerca. “Avere preparato e osservato un nuovo stato quantistico ci darà la possibilità di provare tanti nuovi scenari sperimentali del tutto inesplorati”.