Le leggi della meccanica quantistica consentono l'esistenza di "quasi-particelle":eccitazioni nei materiali che si comportano esattamente come particelle ordinarie. Uno dei principali vantaggi delle quasi-particelle rispetto alle particelle ordinarie è che le loro proprietà possono essere ingegnerizzate. In un Materiali della natura Articolo su notizie e visualizzazioni di questa settimana, Il fisico IoP Erik van Heumen descrive recenti esperimenti in cui è possibile regolare anche le interazioni tra quasi-particelle.

Negli ultimi anni, il ramo matematico della topologia, studiare le forme delle cose, e il ramo fisico della fisica della materia condensata, studiare il comportamento di solidi e fluidi, si sono fusi in un nuovo entusiasmante campo di ricerca:quello dei materiali topologici. Uno degli aspetti più eccitanti di questo campo combinato è l'emergere di quasi-particelle esotiche:disturbi locali nei materiali che si comportano esattamente come particelle. Che tali quasi-particelle possano esistere, era già noto dalla descrizione quantistica di materiali semplici. Ciò che offre la combinazione con la topologia è un insieme completamente nuovo di tali particelle, noti ad esempio come fermioni di Dirac e Weyl, assioni e monopoli magnetici.

Interazioni ingegneristiche

Liberandosi dalle rigide regole dettate dalla natura per le particelle ordinarie, i ricercatori ottengono il controllo sulle proprietà delle quasi-particelle mediante un'attenta scelta dei materiali utilizzati per generarle. Un desiderio che è stato in cima alla lista è stato quello di trovare materiali in cui sia possibile sintonizzare il tipo e la forza delle interazioni tra quasi-particelle.

Recentemente, è stata scoperta una famiglia di materiali che presentano atomi disposti in un cosiddetto reticolo kagome. Nel suo articolo "Notizie e visualizzazioni", Erik van Heumen descrive esperimenti, riportato nell'ultima edizione di Materiali della natura , che suggeriscono la formazione in questi materiali di una cosiddetta 'onda di densità di flusso', un'eccitazione che fornisce la prima conferma delle previsioni teoriche che questi materiali potrebbero ospitare quasi-particelle che interagiscono esoticamente. Il fatto che tali interazioni sintonizzabili tra quasi-particelle nei materiali possano ora essere create in laboratorio è molto promettente per futuri studi sui materiali topologici.