Quando si parla di fisica del non equilibrio, non tutte le ipotesi sono uguali. Almeno, queste sono le ultime scoperte del fisico dello stato NC Lex Kemper e dei colleghi dello stato NC e della Georgetown University.

Kemper studia la fisica del non equilibrio, che mira a comprendere i materiali complessi spingendo i loro atomi ed elettroni fuori dall'equilibrio e quindi osservando le loro interazioni nel tempo. Nel suo ultimo lavoro, pubblicato in Revisione fisica X , Kemper e i suoi colleghi notano che gli elettroni nei materiali in uno stato di non equilibrio non si comportano necessariamente allo stesso modo dei materiali in equilibrio, che potrebbero influenzare i risultati sperimentali.

"Abbiamo un'ottima conoscenza della fisica dell'equilibrio ed è su questo che si è basata la maggior parte della nostra comprensione della fisica del non equilibrio, " dice Kemper. "Essenzialmente, i fisici hanno utilizzato tecniche di analisi dell'equilibrio per analizzare dati sperimentali da materiali non in equilibrio. Ma ci siamo chiesti se queste tecniche dovessero funzionare nei casi di non equilibrio. Quindi l'abbiamo testato e abbiamo scoperto che la maggior parte delle ipotesi precedenti non funzionano in generale:possono ancora funzionare in alcuni casi specifici, ma non tutto."

Perché è così? Ha a che fare con il modo in cui gli elettroni in un materiale in equilibrio si rilassano da uno stato eccitato rispetto al modo in cui quelli in un materiale non in equilibrio si rilassano tornando al loro stato di equilibrio, che è ciò che viene misurato negli esperimenti nel dominio del tempo.

"Quando osservi un elettrone in un sistema che è in equilibrio, per ogni movimento che fa in una direzione, ne fa un altro nella direzione opposta, " dice Kemper. "Pensalo come due piccoli secchi, tutto ciò che entra in uno è uguale alla quantità che esce dall'altro. Ma quando hai portato il sistema fuori equilibrio, la rete dentro e fuori non è più la stessa. Quando il sistema torna all'equilibrio, gli atomi e gli elettroni potrebbero trovarsi in stati diversi, che influenzerà le interazioni e quindi le osservazioni risultanti."

Kemper e i suoi colleghi hanno esaminato quattro diverse ipotesi comunemente accettate sul comportamento dei materiali di equilibrio, e dimostrato come i materiali in stati di non equilibrio possono comportarsi diversamente. Kemper spera che il suo lavoro aiuterà altri fisici che studiano materiali fuori dagli stati di equilibrio a considerare queste differenze nei loro calcoli e misurazioni.

"L'idea che questi sistemi si comportino diversamente non è nuova, ma [questo punto di vista] non è stato realmente quantificato o scritto da nessuna parte, " Kemper dice. "La fisica del non equilibrio è un campo in crescita e speriamo di aver fornito alcuni principi generali da seguire quando i ricercatori lavorano con questi sistemi".