Trasmissione dati che funziona tramite onde magnetiche anziché correnti elettriche:per molti scienziati, questa è la base delle future tecnologie che renderanno la trasmissione più veloce e i singoli componenti più piccoli e più efficienti dal punto di vista energetico. Magnon, le particelle di magnetismo, fungono da vettori di informazioni in movimento. Quasi 15 anni fa, ricercatori dell'Università di Münster (Germania) sono riusciti per la prima volta a ottenere un nuovo stato quantistico dei magnoni a temperatura ambiente:un condensato di Bose-Einstein di particelle magnetiche, noto anche come "superatomo", ' cioè uno stato estremo della materia che di solito si verifica solo a temperature molto basse.

Da allora, è stato notevole che questo condensato di Bose-Einstein rimane spazialmente stabile, sebbene la teoria preveda che il condensato di magnon, che sono particelle attraenti, dovrebbe crollare. In un recente studio, i ricercatori hanno ora dimostrato per la prima volta che i magnon all'interno del condensato si comportano in modo repulsivo, che porta alla stabilizzazione della condensa. "In questo modo, stiamo risolvendo una contraddizione di vecchia data tra la teoria e l'esperimento, " afferma il prof. Sergej O. Demokritov che ha guidato lo studio. I risultati potrebbero essere rilevanti per lo sviluppo delle future tecnologie dell'informazione. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Contesto e metodo:

La particolarità del condensato di Bose-Einstein è che le particelle in questo sistema non differiscono l'una dall'altra e sono prevalentemente nello stesso stato quantomeccanico. Lo stato può quindi essere descritto da una singola funzione d'onda. Questo risulta, Per esempio, in proprietà come superfluidità, che si caratterizza per la sua dissipazione nulla durante il moto della condensa a basse temperature. Il condensato di Bose-Einstein dei magnon è finora uno dei pochi cosiddetti fenomeni quantistici macroscopici che potrebbero essere osservati a temperatura ambiente.

In precedenza, i processi nel condensato erano stati studiati esclusivamente in campi magnetici omogenei, cioè in campi magnetici che sono ugualmente forti in ogni punto e in cui le linee di campo puntano uniformemente in una direzione. Come in precedenza, utilizzando un risonatore a microonde, che ha generato campi con frequenze nell'intervallo delle microonde, i ricercatori hanno eccitato i magnoni formando un condensato di Bose-Einstein. Nell'esperimento in corso, essi, però, introdotto un ulteriore cosiddetto pozzo potenziale, che corrisponde a un campo magnetico statico disomogeneo, che crea forze agenti sulla condensa. Ciò ha consentito agli scienziati di osservare direttamente l'interazione dei magnon nel condensato.

Per questo scopo, hanno usato un metodo di spettroscopia di diffusione della luce di Brillouin. Ciò ha comportato la registrazione della densità locale dei magnon con la sonda di luce laser focalizzata sulla superficie del campione. In questo modo, i ricercatori hanno registrato la ridistribuzione spaziale della densità del condensato in diverse condizioni sperimentali. I dati raccolti hanno permesso ai ricercatori di trarre la ferma conclusione che i magnon nel condensato interagiscono in modo repulsivo, mantenendo così stabile la condensa.

Inoltre, i ricercatori hanno osservato due caratteristici tempi di dissipazione, cioè dissipazione di energia e quantità di moto dal condensato ad altri stati. Il tempo di dissipazione della quantità di moto (la quantità di moto descrive lo stato di movimento meccanico di un oggetto fisico) si è rivelato molto lungo. "Questa potrebbe essere la prima prova sperimentale di una possibile superfluidità magnetica a temperatura ambiente, " sottolinea Sergej Demokritov.

Fino ad ora, l'uso di condensati da particelle magnetiche è stato reso difficile principalmente dalla breve durata del condensato. "La nostra realizzazione del condensato in movimento e l'indagine sul trasporto di magnon, nonché la scoperta di due tempi diversi, mostrano che il tempo di vita non ha nulla a che fare con la dissipazione del momento del condensato in movimento, " afferma il primo autore Dr. Igor Borisenko. I risultati potrebbero quindi aprire nuove prospettive per le applicazioni Magnon nelle future tecnologie dell'informazione.