Gli scienziati normalmente non vengono trattati con i fuochi d'artificio quando scoprono qualcosa sull'universo. Ma un team di ricercatori dell'Università di Chicago ha trovato uno spettacolo che li aspettava a livello atomico, insieme a una nuova forma di comportamento quantistico.

"Questo è un comportamento molto fondamentale che non abbiamo mai visto prima; è stata una grande sorpresa per noi, " ha detto l'autore dello studio e professore di fisica Cheng Chin. Pubblicato il 6 novembre in Natura , la ricerca descrive in dettaglio un fenomeno curioso, osservato in quello che si pensava fosse un sistema ben compreso, che un giorno potrebbe essere utile nelle applicazioni della tecnologia quantistica.

Il laboratorio di Chin studia cosa succede alle particelle chiamate bosoni in uno stato speciale chiamato condensato di Bose-Einstein. Una volta raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto, i bosoni si condenseranno tutti nello stesso stato quantico. I ricercatori hanno applicato un campo magnetico, spingendo gli atomi, e cominciarono a scontrarsi, facendo volare via dalla condensa. Ma piuttosto che un campo uniforme di espulsioni casuali, videro getti luminosi di atomi sparare insieme dal bordo del disco, come fuochi d'artificio in miniatura.

"Se avessi chiesto a quasi chiunque di prevedere cosa sarebbe successo, avrebbero detto che queste collisioni avrebbero semplicemente mandato gli atomi a volare via in direzioni casuali, " ha detto il borsista postdottorato Logan Clark, il primo autore dello studio; lui e il co-autore e borsista postdottorato Anita Gaj sono stati i primi a vedere il fenomeno. "Ma ciò che vediamo invece sono migliaia di bosoni che si raggruppano insieme per partire nella stessa direzione".

"È come se le persone formassero un consenso e partissero in gruppo, " disse Mento.

I minuscoli getti possono apparire in altri sistemi, hanno detto i ricercatori e comprenderli può aiutare a far luce sulla fisica sottostante di altri sistemi quantistici.

Inoltre, i getti, come altri nuovi comportamenti quantistici, può interessare la tecnologia. "Per esempio, se hai inviato un particolare atomo in una direzione, poi un altro gruppo ne seguirebbe nella stessa direzione, che ti aiuterebbe ad amplificare piccoli segnali nel mondo microscopico, " ha detto Clark.

Poiché c'è energia fornita al sistema e le particelle non sono ai loro stati fondamentali, rientra nella categoria di un'area particolarmente calda della ricerca sull'ingegneria quantistica chiamata sistemi quantistici "guidati", hanno detto gli autori. La fisica dei sistemi in questi stati quantistici non è ben compresa, ma essenziale per l'ingegneria di tecnologie utili.

Però, I condensati di Bose-Einstein sono un'area generalmente ben studiata, quindi erano entusiasti di vedere un comportamento mai documentato prima, hanno detto gli scienziati.

"Se vedi qualcosa di folle in questo semplice esperimento, ti fa chiedere cos'altro c'è là fuori, " ha detto lo studente laureato Lei Feng, anche coautore.