In fisica, il gatto di Schrödinger è un'allegoria di due degli effetti più impressionanti della meccanica quantistica:
“Il nostro “gatto quantistico” ora ha una nuova “pelliccia”,perché abbiamo scoperto una nuova transizione di fase quantistica in LiHoF 4 di cui non si sapeva in precedenza l'esistenza", afferma Matthias Vojta, capo del Dipartimento di Fisica Teorica dello Stato Solido presso l'Università Tecnica di Dresda.
Proprietà come il magnetismo ola superconduttività nasce come risultato delle transizioni di fase degli elettroni nei cristalli. Per le transizioni di fase a temperature prossime allo zero assoluto a -273,15°C, entrano in gioco effetti quantomeccanici come l'entanglement e le transizioni di fase quantistiche.
A temperature molto basse agisce LiHoF 4come un ferromagnete in cui tutti i momenti magnetici sono diretti spontaneamente in una direzione. Se un campo magnetico viene applicato esattamente in verticale rispetto alla direzione magnetica preferita, i momenti magnetici cambieranno direzione, noti come fluttuazioni. Maggiore è l'intensità del campo magnetico, più forti diventano queste fluttuazioni, finché, alla fine, il ferromagnetismo scompare completamente in una transizione di fase quantistica. Questo porta all'entanglement di momenti magnetici adiacenti. “Se porti un campione di LiHoF 4 su un magnete molto forte, smetterà improvvisamente di essere spontaneamente magnetico. Questo è noto da 25 anni", afferma Vojta.
La novità è ciò che accade quando tucambiare la direzione del campo magnetico. "Abbiamo scoperto che la transizione di fase quantistica continua a verificarsi, mentre prima si pensava che anche la minima inclinazione del campo magnetico la sopprimesse immediatamente", spiega il coautore dello studio Christian Pfleiderer, professore di topologia dei sistemi correlati presso l'Università Tecnica di Monaco. Tuttavia, in queste condizioni, non sono i singoli momenti magnetici a subire transizioni di fase quantistiche, ma piuttosto grandi regioni magnetiche, i cosiddetti domini ferromagnetici.
“Abbiamo usato campioni sferici per il nostromisurazioni di precisione. Questo è ciò che ci ha permesso di studiare con precisione il comportamento di piccoli cambiamenti nella direzione del campo magnetico", aggiunge Andreas Wendl, che ha condotto gli esperimenti come parte della sua tesi di dottorato.
“Abbiamo scoperto un tipo completamente nuovo di quantisticatransizioni di fase, in cui l'entanglement si verifica sulla scala di molte migliaia di atomi, e non solo nel microcosmo di pochi, spiega Vojta. "Se immagini i domini magnetici come uno schema in bianco e nero, la nuova transizione di fase fa sì che le aree bianche o nere diventino infinitesime, ovvero creano uno schema quantistico e non si dissolvono completamente". Un modello teorico di nuova concezione spiega con successo i dati ottenuti dagli esperimenti.
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