Un team di Kyoto guidato da Takahashi Yoshiro ha usato i laser per raffreddare i fermioni, atomi di itterbio, a un miliardesimo di grado dello zero assoluto, un limite irraggiungibile al quale tutti i movimenti si fermano. Questo è circa 3 miliardi di volte più freddo della temperatura nello spazio interstellare, che sta ancora riscaldando il calore residuo del Big Bang.
"Se una civiltà aliena non sta facendo gli stessi esperimenti ora, il laboratorio dell'Università di Kyoto crea i fermioni più freddi dell'universo", ha detto Caden Hazzard, uno dei partecipanti all'esperimento. I fermioni non sono particelle rare. Questi includono, ad esempio, gli elettroni e sono uno dei due tipi di particelle che compongono tutta la materia".
Gli atomi sono soggetti alle leggi della dinamica quantistica, così come gli elettroni ei fotoni, ma il loro comportamento quantistico diventa evidente solo quando la loro temperatura si avvicina allo zero assoluto. I fisici studiano le proprietà quantistiche degli atomi ultrafreddi da un quarto di secolo. I laser sono necessari sia per raffreddare le particelle che per limitarne il movimento nei reticoli ottici, canali di luce mono, bi o tridimensionali, che possono fungere da macchine quantistiche in grado di risolvere problemi complessi inaccessibili ai computer classici.
"Il vantaggio di questo raffreddamento è che poi la fisica cambia in modo significativo", ha spiegato Hazzard. "La fisica sta diventando più meccanica quantistica e ti consente di vedere nuovi fenomeni".
Il team di Takahashi utilizzò questo approccio per creare il cosiddetto modello Hubbard, proposto nel 1963. I fisici lo usano per studiare il comportamento magnetico e superconduttore dei materiali, specialmente quelli in cui si verifica il comportamento collettivo degli elettroni, scrive Phys.org.
Il modello di Hubbard risultante ha una simmetria speciale, che è indicata come SU (n). SU è un gruppo unitario speciale, un modo matematico di descrivere la simmetria, e n sono i possibili stati di spin delle particelle nel modello. Maggiore è n, maggiore è la simmetria del modello e più complesso è il comportamento magnetico che descrive. Gli atomi di itterbio hanno sei possibili stati di spin e l'esperimento di Kyoto è stato il primo a rivelare correlazioni magnetiche nel modello SU(6) di Hubbard. È impossibile calcolarli su un computer classico.
Questo esperimento offre ai fisici l'opportunità di osservare il comportamento di sistemi quantistici complessi.
Nel 2019, i fisici americani hanno simulato plasma caldo dal centro di una stella morta usando plasma che è circa 50 volte più freddo della temperatura dello spazio esterno.
2022-09-02 17:08:18
Autore: Vitalii Babkin