Nobel per la fisica 2016 per ricerche su “materia esotica”
WASHINGTON (Pars Today Italian) - Le previsioni della vigilia sono state sconfessate: gli scienziati della collaborazione Ligo, che a febbraio scorso avevano annunciato l’individuazione delle onde gravitazionali, dovranno aspettare ancora (almeno) un anno.
Il premio Nobel per la fisica 2016 è infatti stato assegnato per metà a David J. Thouless e per metà a F. Duncan M. Haldane e J. Michael Kosterlitz, “per le scoperte teoriche delle transizioni di fase topologiche e le fasi topologiche della materia”. Un argomento squisitamente teorico e molto complicato, che coinvolge il bizzarro mondo della meccanica quantistica e i cosiddetti stati esotici della materia. Vediamo di cosa si tratta.
“I Nobel di quest’anno”, dichiara l’Accademia Svedese delle scienze, “hanno aperto la porta per un mondo sconosciuto, dove la materia può presentarsi in stati molto strani”. Le scoperte che hanno fruttato il Nobel a Thouless, Haldane e Kosterlitz risalgono agli anni ’80 e riguardano la descrizione teorica di fenomeni e meccanismi estremamente bizzarri e controintuitivi, come i cosiddetti superconduttori, superfluidi e le pellicole magnetiche ultrasottili, che ha aperto la strada ad applicazioni pratiche nell’ambito della scienza dei materiali e dell’elettronica. I tre scienziati – con le rispettive équipe – si sono occupati, in particolare, della topologia delle transizioni di fase: con il termine topologia si intende la branca della matematica che descrive le proprietà di figure e forme quando queste sono sottoposte a deformazioni continue, ovvero cambiamenti senza tagli, strappi o incollature (per fare un esempio pratico: supponete di avere una pallina dentro un pallone. Anche allungando, deformando, stringendo il pallone non c’è modo di tirare fuori la pallina – l’unico modo per farlo è rompere il pallone. Per questo, il dentro e il fuori del pallone detti sono spazi topologici); con i termini transizioni di fase, invece, si intende la trasformazione di un sistema fisico da uno stato all’altro (per esempio l’acqua che passa dallo stato liquido allo stato solido), con conseguente cambio repentino e non graduale delle proprietà fisiche e chimiche del sistema stesso.
Per rendere le cose più complicate – come se non lo fossero abbastanza – bisogna spostare il discorso nel mondo delle particelle microscopiche, regolate dalle leggi della meccanica quantistica. Kosterlitz e Thouless hanno studiato i fenomeni che avvengono quando la materia è così sottile da poter essere considerata bidimensionale – strati di materia la cui altezza è trascurabile rispetto a larghezza e lunghezza –, mentre Haldane, analogamente, ha analizzato i casi in cui la materia si organizza in fili tanto impalpabili da poter essere considerati unidimensionali.
Come aveva già intuito, in epoca non sospetta, Edwin Abbott, il geniale autore di Flatlandia, i fenomeni che avvengono in scenari bi- o monodimensionali sono molto diversi da quelli che osserviamo nella realtà tridimensionale. In particolare a livello microscopico: anche se il comportamento dei singoli atomi può essere spiegato con le leggi della meccanica quantistica, questi si comportano in modo totalmente differente quando costretti a convivere insieme su superfici bidimensionali, e ancor di più quando la temperatura scende molto vicina allo zero assoluto (-273,15° C). Al diminuire della temperatura, la materia si organizza in stati molto diversi, passando dal cosiddetto plasma allo stato gassoso, a quello liquido, a quello solido e infine, nelle vicinanze dello zero assoluto, al cosiddetto condensato quantistico, uno stato in cui le leggi quantistiche iniziano a valere anche a livello macroscopico.
Fonte:galileonet.it/
