Per la prima volta è stata messa in evidenza una simmetria nascosta che governa il comportamento
alle nanoscale della materia allo stato solido
Una simmetria nascosta governa il comportamento alle nanoscale della materia allo stato solido. A
metterlo in evidenza, lavorando in prossimità dello zero assoluto, è stato un gruppo di ricerca
internazionale dell’Helmholtz-Zentrum Berlin per i materiali e l’ energia, dell’Università di
Oxford, dell’Università di Bristol e del Rutherford Appleton Laboratory, che ne parlano in un
articolo pubblicato su “Science”.
Per studiare le singolari proprietà che si manifestano alla scala atomica, i ricercatori si sono
concentrati su un particolare materiale magnetico, il niobato di cobalto, nel quale gli atomi
formano una sorta di catena che si comporta come una sbarretta magnetica dello spessore di un solo
atomo.
Applicando un campo magnetico opportuno agli spin allineati la catena magnetica passa in un
particolare stato critico quantistico: “Il sistema raggiunge un’incertezza quantistica, uno stato di
sovrapposizione, come quello del gatto di Schrödinger. Ed è proprio questo che abbiamo fatto nel
nostro esperimento, portando il sistema in uno stato critico quantistico”, ha detto Alan Tennant,
uno degli autori dello studio.
Regolando attentamente il sistema e introducendo artificialmente ulteriore incertezza quantistica, i
ricercatori hanno osservato che la catena di atomi si comporta come una corda di chitarra: “Qui la
tensione deriva dall’interazione fra spin che li porta a risuonare magneticamente. In queste
interazioni abbiamo trovato una scala di note risonanti. Le prime due note mostrano una relazione
perfetta fra loro: le loro frequenze sono in rapporto 1,618…, che è il rapporto aureo ben noto in
arte e architettura”, spiega Radu Coldea, primo firmatario dell’articolo, che si dice convinto che
questa non sia una coincidenza. “Riflette una proprietà di bellezza del sistema quantistico, una
simmetria nascosta. Quella, molto speciale che i matematici chiamano E8, di cui questa è la prima
osservazione in un materiale.” E8 è un particolare ente matematico, in particolare un gruppo di Lie,
che descrive le simmetrie di un oggetto matematico a 57 dimensioni.
Gli stati di risonanza rilevati nel niobato di cobalto – osservano i ricercatori – sono una chiara
illustrazione di come teorie matematiche sviluppate per la fisica delle particelle possono trovare
applicazione nell’ambito della fisica alle nanoscale e nella futura tecnologia.
“Queste scoperte ci portano a speculare che il mondo quantistico e quello a scala atomica possano
avere un loro ordine nascosto. Sorprese analoghe possono aspettare i ricercatori per altri materiali
che siano in uno stato quantistico critico”, ha concluso Tennant.
Fonte:
lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/Il_rapporto_aureo_governa_la__musica__quantistica/1
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