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Materia da Nobel

Il 04/10/2016 è stato assegnato ai fisici della materia David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz il premio Nobel per le “scoperte teoriche delle transizioni topologiche di fase e delle fasi topologiche della materia“. I tre fisici britannici infatti, rispettivamente professori alla Università di Washington, Princeton University di Seattle e Brown University di Providence sono riusciti a caratterizzare con successo una nuova transizione di fase per la materia(anche se ristretta a materiali molto sottili, al limite bi-dimensionali).

Prima di mostrare la scoperta teorica dei tre fisici, diciamo cos’è una transizione di fase, in modo da poter procedere tranquillamente nella lettura.

Partiamo dal presupposto che la materia che ci circonda è fatta di piccoli granellini(atomi in generale). Questi sono tenuti insieme da diversi legami e a seconda della temperatura tali legami possono diventare più o meno forti. Cosa comporta questo? Che la materia attorno a noi assuma diverse forme: Aeriforme(Gassosa), Liquida e Solida. Nello schemino qui sotto mostriamo queste transizioni:

passaggidistato

Per fare chiarezza, il plasma è uno stato di materia ancora più rarefatta, che in genere si può trovare ad altissime temperature, come ad esempio all’interno del nostro sole, delle stelle e delle nebulose.

La nuova transizione di fase avviene invece a temperature bassissime, prossime allo zero assoluto e prende il nome di transizione KT, riportando il nome dei fisici che l’hanno teorizzata. Quello che accade dunque è che la materia passa da una configurazione vortice-anti vortice, di spin, ad una in cui i vortici sono liberi all’interno del materiale sottile. Questo quando ci si muove nell’intorno di una certa temperatura critica.

Il risultato non solo è importante perché confuta quanto si pensava fino agli anni 30′, ovvero che queste formazioni non fossero possibili in materiali sottili, ma anche perché questa scoperta ha posto le basi per lo sviluppo della superconduttività e superfluidità della materia. La particolarità di questi, infatti, è che ammettono la presenza di correnti al loro interno che si muovono senza incontrare alcuna resistenza, e quindi soggette a  bassissima dissipazione. Questa tecnologia, per fare un esempio, è largamente utilizzata ad LHC, al CERN, per la stabilizzazione dei fasci di particelle.

Dunque, con buona pace degli scopritori delle onde gravitazionali, il sogno del Nobel sfuma e viene risucchiato dai vortici di spin, costringendo a sperare nel prossimo anno.

 

 

 

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