Un magnetismo sintetico ottenuto con il laser

Il risultato apre la strada a nuovi metodi, finora appena immaginabili, per studiare la natura dei sistemi di materia condensata

Per la prima volta un gruppo di fisici ha utilizzato luce laser per ottenere un “magnetismo sintetico”, una condizione esotica della materia in cui atomi neutri iniziano improvvisamente a comportarsi come se fossero particelle cariche interagenti con un campo magnetico, anche se un simile campo non è presente e gli atomi non hanno carica netta.

Il risultato getta una luce senza precedenti sulla fisica fondamentale e sul comportamento degli oggetti quantistici, aprendo al contempo la strada a nuovi metodi per studiare la natura dei sistemi di materia condensata che finora erano appena immaginabili.

Molti fenomeni fisici sono oggetto di un forte interesse per i ricercatori, come il comportamento di elettroni forzati a stare in due dimensioni in un campo magnetico, che sono difficili da studiare nei materiali convenzionali come i semiconduttori.
Non solo è arduo controllare le numerose variabili coinvolte ma spesso sono presenti difetti e irregolarità nei campioni sperimentali.

"L’ottenimento di campi magnetici sintetici per atomi neutri ultrafreddi consente esperimenti finora impossibili da realizzare in quelli che possono essere considerati la quintessenza dei sistemi quantistici”, ha commentato Ian Spielman, ricercatore del Joint Quantum Institute e del National Institute of Standards and Technology (NIST) che con alcuni colleghi firma un articolo di resoconto sull’ultimo numero della rivista "Nature".

In quest’ultimo studio, il gruppo ha iniziato considerando una popolazione di atomi di rubidio-87, decelerandoli con un rallentatore Zeeman e confinandola poi in una trappola ottico-magnetica. Gli atomi hanno quindi subito un raffreddamento evaporativo in una trappola magnetica e poi in una trappola dipolo-ottico finché infine circa 250.000 mila di essi non sono rimasti a una temperatura di 100 nanoKelvin. In simili condizioni di ultraraffreddamento, gli atomi formano un condensato di Bose-Einstein (BEC), uno stato estremo della materia in cui la maggior parte degli atomi occupano lo stesso stato di energia minima, come se costituissero collettivamente un singolo “superatomo”.

Grazie all’applicazione di un leggero campo magnetico di bias lungo il BEC si è riusciti a produrre un gradiente in grado di influenzare gli atomi in modo differenziato a seconda della loro posizione lungo l’asse della trappola.

In seguito sugli atomi sono stati puntati due fasci laser nel vicino infrarosso (con lunghezza d’onda di 801,7 nanometri), orientati a 90 gradi l’uno rispetto all’altro. L’effetto cumulativo del campo e dei due fasci laser ha avuto l’effetto di alterare le proprietà degli atomi, in particolare del momento intorno a un asse, in un modo che dipende dalla loro posizione nella trappola e dall’interazione con i fasci.

I ricercatori hanno così trovato che le differenze potevano essere leggermente variate introducendo piccole differenze nei fasci laser, conferendo così una “carica” alle sottopopolazioni di atomi neutri e creando un campo magnetico sintetico con il quale essi reagiscono.

Si è così potuto verificare, in accordo con un lavoro teorico di Spielman pubblicato alcuni mesi fa, come in punti specifici della trappola gli atomi cominciassero a muoversi in modo analogo a quanto fa una particella carica in un campo magnetico.

Fonte: http://lescienze.espresso.repubblica.it ... er/1341240

Fantastico.Passo fondamentale verso i computer quantistici.E' solo questione di tempo...