Un gruppo di fisici e scienziati internazionali presso l’Università di Cambridge (UK) ha scoperto nuove tracce di questo nuovo stato della materia che permette agli elettroni di ‘rompersi’ in più pezzi. Le particelle frazionate, note come ‘fermioni di Majorana’, sono due e sono caratterizzate da materiale tridimensionale con una struttura molto simile al grafene. I risultati sperimentali di questa ricerca sono stati abbinati con successo ad uno dei principali modelli teorici di quantum liquido di spin, spiegati dalla teoria nota come ‘modello Kitaev’. Inizialmente si pensava che questi stati della materia fossero nascosti in alcuni materiali magnetici, ma fino ad ora non sono mai stati osservati in natura. “Questo è un nuovo stato quantistico della materia, già ampiamente previsto ma mai riuscito ad osservare fin’ora”, riferisce Johannes Knolle, del Cavendish Laboratory di Cambridge e uno dei co-autori della ricerca. Si tratta di un materiale magnetico in cui gli elettroni si comportano come piccoli magneti; quando un materiale viene raffreddato ad una temperatura sufficientemente bassa, i magneti tendono a disporsi ad intervalli estremamente lunghi e tutti i poli magnetici puntano nella stessa direzione.
Tecnologia, scoperta importante: rivelato un nuovo stato della materia, fonte Genevieve Martin / Oak Ridge National Laboratory
Tuttavia, in un materiale contenente il quantum stato di spin liquido, anche se raffreddato allo zero assoluto, i magneti non si allineano, ma tendono ad ‘impigliare’ in fluttuazioni quantistiche. Secondo Dmitry Kovrizhin, un altro autore dello studio, “è molto importante per la nostra comprensione della fase relativa alla materia quantistica. E’ altresì divertente avere un nuovo stato quantico che non abbiamo mai osservato prima d’ora, perché presenta la possibilità di provare cose nuove e ancor più inn0vative”. L’osservazione del frazionamento degli elettroni nei materiali reali è una svolta per l’informatica quantistica; i fermioni di Majorana possono infatti essere utilizzati come elementi costitutivi dei computer quantistici, che sarebbero molto più veloci rispetto ai computer tradizionali. Insomma, un enorme passo in avanti per il mondo della tecnologia.
