Un gruppo di particelle noto come quasiparticelle è stato scoperto a comportarsi in modo insolito: sembrano avere massa quando si muovono in una direzione, ma diventano senza massa quando si spostano ad angolo retto. Questa straordinaria scoperta ha già suscitato l’interesse degli scienziati che stanno valutando le possibili applicazioni di questa peculiare caratteristica nelle batterie e nei sensori.
Nel 2008-2009
Diversi team di ricerca hanno proposto l’esistenza di un particolare tipo di particella chiamata fermione semi-Dirac, una quasiparticella che possiede massa solo in una direzione. Questo concetto, inizialmente considerato al limite della fantascienza, è stato recentemente confermato come reale, trovando dimora all’interno di un cristallo denominato ZrSiS.
La stragrande maggioranza delle particelle subatomiche
ha una certa massa, che può variare dalle dimensioni ridotte degli elettroni alle maggiori dimensioni dei protoni o dei quark charm. Tuttavia, esistono anche particelle prive di massa, come i fotoni. La questione se i neutrini siano dotati di massa o meno è stata a lungo oggetto di dibattito scientifico, ma la comprensione di queste particelle senza massa è molto più semplice rispetto a un’entità che transita da uno stato all’altro.
Secondo la Relatività Speciale
gli oggetti che si muovono alla velocità della luce devono essere privi di massa. Questo principio rappresenta uno dei motivi per cui viaggiare più veloce della luce potrebbe essere considerato impossibile: un corpo con massa non può raggiungere la velocità della luce, e superare tale limite rimane un enigma scientifico. Tuttavia, le quasiparticelle, che rappresentano aggregati di particelle che si comportano come un’unica entità in determinate circostanze, possono manifestare comportamenti collettivi che sarebbero impossibili per le singole particelle.
Recenti studi hanno ipotizzato l’esistenza di quasiparticelle
in grado di viaggiare alla velocità della luce, risultando prive di massa in una direzione e muovendosi più lentamente della luce in un’altra direzione. Tuttavia, come spesso accade in ambito scientifico, esiste un divario tra le speculazioni teoriche e la loro conferma sperimentale. In questo caso, il divario è stato colmato in soli 16 anni.
Il Dr. Yinming Shao della Penn State University
ha dichiarato che la scoperta delle quasiparticelle nel cristallo ZrSiS è stata totalmente inaspettata. Utilizzando la spettroscopia magneto-ottica e illuminando il cristallo con luce infrarossa, il team di ricerca ha osservato un comportamento insolito delle particelle, che sembravano alternare tra uno stato con massa e uno senza massa a seconda della direzione del loro movimento.
Il cristallo ZrSiS
simile al grafite nella sua struttura a strati, potrebbe offrire nuove opportunità di ricerca e sviluppo tecnologico. La capacità di manipolare le proprietà delle quasiparticelle potrebbe portare a nuove applicazioni, analogamente a quanto avvenuto con il grafene, un materiale che ha rivoluzionato diversi settori grazie alle sue caratteristiche uniche.
Nonostante i progressi compiuti
molte domande rimangono ancora senza risposta, e i ricercatori stanno lavorando per approfondire la comprensione di queste straordinarie quasiparticelle. La loro scoperta apre nuove prospettive nel campo della fisica delle particelle e potrebbe portare a sviluppi tecnologici innovativi in un prossimo futuro.
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