Un team di ricercatori guidati dal professore di fisica della LMU Immanuel Bloch ha realizzato sperimentalmente un sistema quantistico esotico che è robusto alla miscelazione di forze periodiche.
Quando James Bond chiede al barista un Martini ("scosso, non mescolato"), dà per scontato che gli ingredienti della bevanda siano miscibili. Se dovesse piazzare l'ordine in un bar nel regno quantico, però, L'agente 007 potrebbe avere una sorpresa! Per un gruppo di ricerca guidato dai fisici Pranjal Bordia, Il professor Immanuel Bloch (LMU e Max-Planck-Institute for Quantum Optics) e il professor Michael Knap (TU Monaco, Dipartimento di Fisica e Istituto per gli studi avanzati) ha ora preparato una forma di materia quantistica resistente allo scuotimento, una proprietà che renderebbe la vita difficile agli amanti dei cocktail.
Infatti, il problema con la materia quantistica normalmente risiede nella sua stessa sensibilità alle perturbazioni:l'azione di forze oscillatorie anche deboli ha tipicamente conseguenze drastiche a lungo termine e si prevede che alteri drasticamente il suo stato iniziale. Pertanto, fino ad ora, era stato ampiamente ipotizzato che i sistemi quantistici dovessero normalmente essere suscettibili di mescolamento, poiché l'agitazione inietta energia nel sistema, e dovrebbe farlo riscaldare a tempo indeterminato.
Ma il gruppo di Monaco ha ora caratterizzato sperimentalmente uno stato quantistico esotico che non si comporta in questo modo:quando sottoposto a una forza periodica, i suoi componenti non si mescolano. I ricercatori hanno prima raffreddato una nuvola di atomi di potassio a una temperatura estremamente bassa in una camera a vuoto. Hanno quindi caricato gli atomi ultrafreddi in un reticolo ottico formato da raggi laser in contropropagazione che generano onde stazionarie. Un tale reticolo può essere pensato come una rete di pozzi energetici in cui gli atomi possono essere intrappolati individualmente, come le uova in un cartone di uova. "Inoltre, siamo stati in grado di introdurre disordine nel reticolo in maniera controllata alterando casualmente la profondità dei singoli pozzi, "dice Pranjal Bordia, primo autore del nuovo studio. Con questo mezzo, gli atomi di potassio potrebbero essere localizzati in aree speciali della rete, e non erano distribuiti uniformemente all'interno del reticolo. I fisici hanno poi scosso il reticolo variando periodicamente l'intensità della luce laser. Ma il sistema si è rivelato così stabile che i gruppi di atomi localizzati non si sono mescolati. Gli atomi di potassio furono un po' sballottati, ma la loro distribuzione complessiva nel reticolo è rimasta intatta.
Gli esperimenti confermano le previsioni pubblicate di recente relative a una classe specifica di sistemi quantistici in cui il disordine serve effettivamente a localizzare le particelle quantistiche. Inoltre, l'osservazione che questo stato quantistico esotico appena realizzato è rimasto stabile per un tempo inaspettatamente lungo è supportata dai risultati di successive simulazioni numeriche ad alte prestazioni. La dimostrazione sperimentale di questo sistema quantistico potrebbe avere conseguenze pratiche sugli sforzi per sviluppare computer quantistici robusti, e gli studi sugli stati quantistici esotici promettono di fornire nuove intuizioni su questioni fondamentali nella fisica teorica.
