Scoperto nuovo stato della materia: gli elettroni quadrupli

Credito: Clker-Free-Vector-Images, Pixabay, 29539

È la prima prova sperimentale di un effetto fino ad ora solo teorizzato quella conseguita da un fisico del KTH Royal Institute of Technology che ha pubblicato il proprio studio su Nature Physics.[2] Il professore Egor Babaev, con l’aiuto di collaboratori, ha messo in pratica il principio secondo il quale in condizioni di superconduttività gli elettroni non solo possono formare coppie ma possono condensarsi anche in quartetti.

Babaev e colleghi mostrano il fenomeno del quadruplicamento dei fermioni tramite misurazioni in laboratorio su un materiale a base di ferro. Lo stesso Babaev già quasi 20 anni fa aveva predetto questo fenomeno.

La superconduttività

La superconduttività è uno stato di conduttività con resistenza praticamente nulla. Viene già usata per scopi pratici, ad esempio negli scanner MRI o nella nuova informatica quantistica. La superconduttività di solito si verifica con coppie di elettroni che si legano in determinate condizioni (normalmente due elettroni, caricati negativamente, tendono a respingersi).
Il legame tra i due elettroni può avvenire a bassa temperatura in un cristallo: la corrente di coppie di elettroni fa perdere al conduttore tutta la sua resistenza elettrica e si ottiene dunque la superconduttività.

Quadruplicazione dei fermioni

Babaev e colleghi hanno osservato la quadruplicazione dei fermioni (e quindi anche degli elettroni) dopo anni di sperimentazione e di indagini in vari laboratori. Come riferisce il comunicato del KTH,[1] le osservazioni mostravano che “i condensati quadrupli fermionici rompono spontaneamente la simmetria di inversione del tempo”. Invertendo la direzione del tempo, le leggi della fisica restano comunque valide. Questo vuol dire che un materiale superconduttore continuerebbe a fornire la superconduttività.
“Tuttavia, nel caso di un condensato di quattro fermioni che riportiamo, l’inversione temporale lo mette in uno stato diverso”, spiega Babaev secondo il quale ci vorranno ancora molti anni di ricerca per comprendere davvero questo fenomeno e probabilmente ancora più anni per poterlo sfruttare in pratica.

Note e approfondimenti

  1. Experiments reveal formation of a new state o | EurekAlert! (IA)
  2. State with spontaneously broken time-reversal symmetry above the superconducting phase transition | Nature Physics (IA) (DOI: 10.1038/s41567-021-01350-9)

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