Un team di ricercatori dell'Università di Melbourne è riuscito a misurare per la prima volta un singolo spin quantistico in un oggetto in rapida rotazione. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il gruppo descrive come hanno portato a termine la difficile impresa e i modi in cui le loro scoperte potrebbero essere applicate.

In fisica, lo spin è definito come il momento angolare intrinseco quantizzato di una particella:non è correlato allo spin fisico della particella. Ma nel lavoro precedente, i fisici hanno teorizzato che la rotazione fisica di una particella dovrebbe forzare un cambiamento nel suo stato di rotazione. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno dimostrato quella teoria effettuando un complicato esperimento.

Testare se la rotazione di una particella cambia il suo spin ha richiesto il superamento di due ostacoli principali:come assicurarsi che qualsiasi cambiamento di spin fosse dovuto alla particella che viene filata rispetto ad altri fattori ambientali, e come misurare lo spin di una particella che sta fisicamente ruotando.

L'esercizio prevedeva innanzitutto il montaggio di una fetta sottile di un tipo speciale di diamante con vacanze di azoto (NV) su una base che potesse essere ruotata a 200, 000 giri/min. I NV sono istanze di atomi di azoto all'interno del reticolo di carbonio adiacente a un posto vacante. In tali casi, un atomo è lasciato spaiato, il che significa che interagisce con altri atomi che lo circondano, determinando uno spin isolato. Con il diamante di prova, le NV erano sparse, rendendo possibile testare lo stato di spin in isolamento.

Per studiare un particolare NV come è stato filato, i ricercatori hanno applicato diversi tipi di luce:un impulso di luce verde ha messo lo spin in uno stato di energia inferiore e poi un impulso di microonde è stato sparato alla particella. Misurando la fluorescenza emessa, il team è stato in grado di confermare che lo spin era cambiato a causa della rotazione del diamante, dimostrando la teoria corretta.

Gli scienziati hanno aspettato che la teoria fosse dimostrata, perché il fenomeno potrebbe portare allo sviluppo di dispositivi per il rilevamento della rotazione su scala molto ridotta, come nelle cellule o nei fluidi biologici.

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