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Simulazioni quantistiche, misurata proprietà dei sistemi disordinati
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Simulazioni quantistiche, misurata proprietà dei sistemi disordinati

Misurazioni sperimentali sempre più raffinate e simulazioni quantistiche mai riuscite fino a oggi, grazie agli atomi ultrafreddi. Sono i risultati ottenuti dai ricercatori del Laboratorio Europeo di Spettroscopia non Lineare (LENS) e del Dipartimento di Fisica e Astronomia coordinati da Giovanni Modugno e Massimo Inguscio, che hanno misurato una proprietà dei sistemi quantistici tridimensionali disordinati, il mobility edge, cioè l’energia critica per la localizzazione di Anderson, il fenomeno in base al quale materiali conduttori possono diventare isolanti. Il risultato è documentato sulla rivista scientifica Nature Physics (“Measurement of the mobility edge for 3D Anderson localization”, DOI: 10.1038/nphys3339).

“Lo studio delle proprietà quantistiche dei sistemi disordinati è uno dei campi più complessi della Fisica, perché la presenza del disordine fa sì che non valgano le usuali leggi che regolano il moto delle particelle - spiega Giovanni Modugno, associato di Fisica della Materia - L’esistenza di un’energia critica al di sotto della quale il moto delle particelle quantistiche è bloccato dal disordine era stata scoperta a livello teorico già nel 1958 dal fisico americano P.W. Anderson, scoperta che gli è valsa il premio Nobel.”

“La misura sperimentale di questa energia si è però dimostrata un compito estremamente difficile, che ha impegnato negli ultimi decenni un gran numero di ricercatori che hanno lavorato su diversi tipi di particelle quantistiche, quali elettroni, fotoni e atomi. - racconta Giulia Semeghini, dottoranda presso il LENS e prima firmataria dell’articolo - La difficoltà sta sia nel misurare l’energia delle particelle che nel caratterizzare il disordine stesso.”

I ricercatori del LENS - il centro di ricerca italiano più all’avanguardia nello studio della fisica quantistica con atomi ultrafreddi - sono riusciti a compiere questa misura sfruttando un particolare sistema di atomi e un disordine di tipo ottico, entrambi perfettamente controllabili.

“Questo risultato non solo permette di comprendere meglio il fenomeno della localizzazione di Anderson, ma è anche il punto di partenza per lo studio di fenomeni ancora più complessi, dei quali non si ha ancora una comprensione teorica. - commenta Modugno - Un esempio è il problema del moto di particelle quantistiche in presenza sia di disordine che di interazioni, che si pensa essere alla base del comportamento isolante o conduttore di molti tipi di materiali solidi. In questo caso gli atomi ultrafreddi potranno funzionare da simulatori quantistici, andando a riprodurre sperimentalmente proprietà dei materiali che avrebbero bisogno di un computer quantistico, non ancora esistente, per essere calcolate.”

 
ultimo aggiornamento: 10-Giu-2015
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