Secondo la teoria della meccanica quantistica, le particelle possono mostrare proprietà sia di tipo particellare che di tipo ondulatorio, note come dualità onda-particella. Questo concetto è stato dimostrato sperimentalmente per molte entità fisiche, compresi i fotoni, che possono comportarsi sia come particelle (fotoni) che come onde (luce).
In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Physics, i ricercatori dell’Università di Glasgow in Scozia riportano osservazioni sperimentali di elettroni che si comportano in un modo paradossale simile. Hanno scoperto che gli elettroni possono esistere come particelle pesanti e lente e allo stesso tempo anche come particelle più leggere e veloci. Questa duplice natura degli elettroni non è mai stata osservata prima e offre uno sguardo allettante sull’enigmatico mondo della meccanica quantistica.
Il gruppo di ricerca, guidato dal dottor Daragh McLoughlin, ha utilizzato una combinazione di tecnologia laser ultraveloce e tecniche di imaging avanzate per sondare il comportamento degli elettroni nei materiali su scala nanometrica. Hanno osservato che quando gli elettroni sono confinati all’interno di un materiale, le loro proprietà possono deviare dalle loro caratteristiche tipiche.
Nello specifico, i ricercatori hanno scoperto che gli elettroni possono comportarsi come se avessero acquisito una massa significativa quando sono confinati in una piccola regione dello spazio. Ciò è in netto contrasto con il loro comportamento tipico come particelle che si muovono liberamente. Tuttavia, quando agli stessi elettroni veniva permesso di viaggiare attraverso uno spazio più ampio, mostravano una massa più leggera e si muovevano con maggiore velocità.
Questo straordinario fenomeno della dualità elettronica potrebbe fornire preziose informazioni sulla comprensione della superconduttività ad alta temperatura, dove i materiali possono condurre elettricità quasi senza resistenza a temperature molto basse. Questo fenomeno non è ancora del tutto compreso e si ritiene che il comportamento quantistico degli elettroni svolga un ruolo cruciale in esso.
Studiando la duplice natura degli elettroni e le loro proprietà insolite quando confinati all’interno dei materiali, gli scienziati potrebbero scoprire nuove strategie per manipolare e sfruttare questi comportamenti per potenziali applicazioni nell’informatica quantistica, nell’elettronica su scala nanometrica e in altre tecnologie all’avanguardia.
