10 gennaio 2012
Vedere La Meccanica Quantistica Ad Occhio Nudo
Nuova ricerca getta le basi per una nuova generazione di giroscopi per misurare la gravità , i campi magnetici e creare circuiti quantistici. Credit: Cambridge University
Un team di fisici della Cambridge University ha costruito un cip semiconduttore che converte gli elettroni in uno stato quantistico che emette luce ma è anche abbastanza grande da essere visibile ad occhio nudo. Dato che il superfluido quantistico è creato semplicemente grazie all'uso di laser puntati sul dispositivo, questa scoperta può portare a tutta una serie di usi pratici come dei rilevatori ultra-sensitivi. La loro ricerca è stata pubblicata sul giornale "Nature Physics", l'8 Gennaio 2011.
La fisica quantistica normalmente mostra la sua influenza su particelle piccolissime e a temperature vicine allo zero assoluto, ma un gruppo di scienziati è riuscito a mischiare elettroni con la luce per sintetizzare particelle quantistiche di dimensioni grandissime e lo spessore di un capello umano, che si comportano come superconduttori.
Costruendo cavità microscopiche che intrappolano la luce nelle vicinanze degli elettroni all'interno del chip, hanno prodotto nuove particelle chiamate "polaritoni" che pesano pochissimo e questo li incoraggia a "diffondersi" più largamente.
Dr. Gab Christmann, lavorando insieme al Professor Jeremy Baumberg e la Dr. Natalia Berloff, dell'Università di Cambridge, insieme ad un team di scienziati di Creta, hanno prodotto i nuovi campioni speciali necessari che permetteranno ai polaritoni di fluire liberamente senza rimanere intrappolati.
Iniettandoli in due punti laser, hanno scoperto che il fluido quantistico risultante ha iniziato a oscillare spontaneamente indietro e avanti, e nel processo ha formato alcuni dei più caratteristici stati quantistici a pendolo conosciuti, solo migliaia di volte più grandi del normale.
Secondo Christmann: " Questi polaritoni preferiscono di gran lunga marciare a passo tra di loro, collegandosi tramite entanglement quantistico, meccanicamente."
Il liquido quantistico risultante ha alcune proprietà molto peculiari, tra cui anche il fatto che cerca di repellere se stesso. Può anche girare intorno soltanto se è in quantità molto precise e questo produce dei vortici predisposti in linee regolare.
Muovendo i raggi del laser lontani tra di loro, Dr. Christmann ed i suoi colleghi hanno controllato direttamente l'agitazione del liquido quantistico, formando un pendolo che batte un milione di volte più veloce del cuore umano. "Questo non è qualcosa che ci saremmo mai aspettati di vedere direttamente, ed è miracolo quanto perfetti i nostri campioni devono essere. Possiamo girare i nostri fiumi di liquido quantistico di polaritoni al volo, spostando intorno i raggi laser che li creano." ha spiegato Dr. Christmann.
Aumentare il numero dei raggi laser crea stati quantistici ancor più complessi. L'obbiettivo di questa ricerca è di riuscire a creare stati quantistici simili usando una batteria elettrica a temperatura ambiente. Questo potrebbe gettare le basi per una nuova generazione di giroscopi ultrasensibili in grado di misurare la gravità , i campi magnetici e creare dei veri e propri circuiti quantistici.
Ma come ha detto Christmann: "Anche solo vedere la meccanica quantistica funzionare davanti ai tuoi occhi è stupefacente."
La ricerca è stata finanziata dal Consiglio per la Ricerca in Ingegneria e Science Fisiche, insieme all'UE.
http://www.cam.ac.uk/research/news/seeing-quantum-mechanics-with-the-naked-eye/