«Forse "super-fermioni"?» L'imbarazzo terminologico di Hanns-Christoph Nägerl conferma la portata della scoperta del suo team sperimentale: una fase della materia mai osservata prima, descritta su Physical Review Letters grazie al lavoro teorico di Alvise Bastianello (CNRS).
Una nuova fase della materia quantistica
Il risultato nasce da atomi di cesio ultrafreddo costretti in una sola dimensione. Cambiando di continuo l'intensità con cui interagivano, un ciclo che li sballottava da una forte repulsione a una forte attrazione e ritorno, i fisici hanno strappato il sistema al suo equilibrio consueto.
Quel ciclo ha fatto molto più che riscaldarli: li ha riorganizzati in uno stato collettivo inedito, altamente eccitato eppure sorprendentemente ordinato, che chiamano mare di Fermi frazionario perché le particelle sembrano obbedire a una regola di occupazione ridotta.
Il metodo che l'ha reso possibile ha un nome: ingegneria quantistica.
Perché il modello tradizionale non basta più
La teoria che finora reggeva i sistemi quantistici unidimensionali, il liquido di Tomonaga-Luttinger, pilastro da decenni, qui non basta più. Il nuovo stato esibisce increspature matematiche note come oscillazioni di Friedel e schemi di decadimento che lo separano con nettezza da quel modello.
Uno stato tanto eccitato dovrebbe somigliare al caos.E invece conserva un ordine nascosto.Lo si coglie solo nelle correlazioni tra le particelle, dove si annida una regolarità che il vecchio quadro non contemplava.
«Questo ci offre un modo controllato per esplorare la materia quantistica oltre i soliti paradigmi d'equilibrio», osserva Yi Zeng, primo autore dello studio.
Le implicazioni della scoperta
Il valore del risultato oltrepassa la singola stranezza da laboratorio: i simulatori ad atomi freddi smettono di limitarsi a rifare modelli già noti e cominciano a fabbricare stati che la natura, per suo conto, non produce. Una ricerca gemella, dedicata alla realizzazione sperimentale, è già in valutazione, e in quel territorio perfino i nomi delle particelle restano da inventare.
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