I cristalli di tempo sono una nuova forma della materia


Confermati gli studi americani sui cristalli di tempo, i nuovi materiali che potranno essere impiegati nella tecnologia dei computer quantistici


Esistono e sono tra noi. Parliamo dei cristalli di tempo, una nuova forma della materia la cui struttura atomica si ripete nel tempo anziché, come per i normali cristalli, nello spazio. La ricerca che ha portato alla loro realizzazione in laboratorio è stata condotta da diversi team di esperti delle università americane del Maryland, della California, del Texas e di Harvard. La conferma della validità del loro lavoro arriva oggi con la pubblicazione dello studio su Nature.

La teoria dei cristalli di tempo era stata formulata nel 2012 dal premio Nobel per la fisica Frank Wilczek, che si chiedeva se potessero esistere fasi di non equilibrio della materia. Materiali bizzarri, cioè, la cui struttura si muovesse senza dispendio energetico anche nello stato fondamentale – che invece di norma è lo stato di equilibrio, quello in cui la materia è immobile e non dissipa energia.

In seguito Andrew Potter, dell’università del Texas, e Norman Yao, dell’università della California, hanno sviluppato una ricetta teorica per la realizzazione in laboratorio dei cristalli di tempo, facendo anche previsioni sulle caratteristiche e sul comportamento di questi strani materiali.

Il risultato è che di lì a qualche tempo Potter e Yao sono stati entrambi coinvolti negli esperimenti che hanno portato a creare i cristalli di tempo, potendo così constatare come quello che avevano solo ipotizzato fosse diventato realtà.

I primi a generare un cristallo di tempo sono stati i ricercatori dell’Università del Maryland, tra cui anche Potter, che hanno utilizzato due fasci laser per portare dieci ioni di itterbio in fase di non equilibrio, provocandone cioè l’organizzazione in una struttura che oscilla ripetutamente e costantemente nel tempo.

Un mese dopo, l’università di Harvard ha replicato l’esperimento partendo però da un diamante, quindi da atomi di carbonio.

Sia il modello teorico di Potter e Yao sia questi due studi sperimentali erano già noti alla comunità scientifica dall’anno passato: il primo pubblicato su Physical Review Letters, i secondi condivisi sulla piattaforma ArXiv (i dettagli qui e qui). Mancava solo la revisione e la pubblicazione su una rivista peer-reviewed per confermarne la validità.

Simili risultati secondo Potter aprono le porte su un nuovo mondo di fasi di non equilibrio, un continente ancora inesplorato in cui gli scienziati potranno avventurarsi.

“Abbiamo preso delle teorie che circolavano da un paio di anni e le abbiamo fatte diventare reali in laboratorio” aggiunge Potter “Speriamo che questo sia solo il primo esempio di simili materiali, e che ne seguano molti altri”.

Alcune di queste fasi di non equilibrio della materia, sostengono gli esperti, potranno infatti rivelarsi utili per l’archiviazione o il trasferimento di informazioni nella tecnologia dei computer quantistici.

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