Un team internazionale di scienziati guidati dall’Argonne National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha risolto un’anomalia a lungo dibattuta sul modo in cui ruotano i nuclei. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature, potrebbe avere implicazioni per la fisica fondamentale e lo sviluppo di nuove tecnologie come i computer quantistici.

I nuclei sono i nuclei minuscoli e densi degli atomi che contengono protoni e neutroni. Protoni e neutroni hanno una proprietà chiamata spin, che può essere pensata come la rotazione delle particelle attorno al proprio asse. Nella maggior parte dei nuclei, gli spin dei protoni e dei neutroni si annullano a vicenda, risultando in uno spin nucleare totale pari a zero.

Tuttavia, in alcuni nuclei, gli spin dei protoni e dei neutroni non si annullano completamente, risultando in uno spin nucleare diverso da zero. Questo fenomeno è noto come risonanza magnetica nucleare (NMR) ed è alla base di una varietà di importanti tecnologie, come la risonanza magnetica (MRI) e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (spettroscopia NMR).

Per decenni gli scienziati sono rimasti sconcertati da un'anomalia negli spettri NMR di alcuni nuclei. Questa anomalia, nota come “estinzione del momento di dipolo magnetico”, si verifica quando lo spin nucleare viene ridotto dalla presenza di un campo magnetico esterno.

Il team di scienziati guidato da Argonne ha ora risolto questa anomalia dimostrando che è causata dall’interazione tra lo spin nucleare e gli elettroni nell’atomo. Questa interazione, nota come interazione iperfine, può far sì che lo spin nucleare sia allineato con o contro il campo magnetico esterno, con conseguente riduzione del momento magnetico nucleare.

Questa scoperta potrebbe avere implicazioni per la fisica fondamentale, poiché fornisce nuove informazioni sulle interazioni tra nuclei ed elettroni. Potrebbe anche avere applicazioni pratiche, come lo sviluppo di nuovi materiali per computer quantistici e altre tecnologie.

"Si tratta di un passo avanti significativo che è stato realizzato per decenni", ha affermato Samrat Sharma, fisico dell'Argonne e coautore dello studio. “Siamo entusiasti di comprendere finalmente l’origine di questa anomalia ed esplorare le sue potenziali implicazioni per la scienza e la tecnologia”.

Lo studio è stato finanziato dall’Office of Science del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation.