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Red Hanuman
03-10-2014, 21:46
Ecco i fermioni di Majorana
Osservata a Princeton una particella esotica che si comporta contemporaneamente come materia e antimateria. L’esperimento che l’ha isolata e rilevata, utilizzando atomi di piombo e ferro, potrebbe avere importanti conseguenze nello sviluppo dei computer quantistici
di Marco Malaspina


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La “collana” di atomi di ferro e, ingrandita, la rappresentazione cromatica, in base alla topologia, della probabilità quantistica di trovarvi il fermione di Majorana. Crediti: Yazdani Lab, Princeton University


Poi si stupiscono che non si trovava. Sfido, visto quel che c’è voluto. Per incastrare un fermione di Majorana, la leggendaria particella bisex, materia e antimateria di sé stessa, teorizzata nel 1937 da un fisico altrettanto leggendario, è stato necessario, nell’ordine, tutto quel che segue (se volete replicare l’esperimento, è il momento di prendere appunti).


Primo, un microscopio a effetto tunnel alto quanto due piani d’un palazzo e mantenuto sospeso – come? galleggiando… – in un laboratorio a bassissimo tasso di vibrazioni come quello presente al Jadwin Hall di Princeton. Secondo, un cristallo di piombo ultrapuro, con gli atomi disposti una fila sì e una no, così da lasciare spazio a lunghe e sottilissime valli, larghe appunto un atomo, tra una cresta e l’altra. Terzo, si sono “riempite” queste valli con atomi di ferro – purissimo anch’esso, ça va sans dire – così da dare origine a “fili di perle” larghi un atomo e alti tre, ottenendo una “bacchetta” che, se fosse larga come una matita, sarebbe lunga più o meno un metro e mezzo, scrivono i ricercatori. Quarto, non soddisfatti, hanno portato il tutto a un grado sopra lo zero assoluto, vale a dire 272 gradi sotto zero, così da rendere la “collana di perle di ferro” un superconduttore.


E poi? E poi c’è voluta una tenacia che rasenta la cocciutaggine, perché il risultato s’è fatto attendere per due lunghi anni. Ma quando il filamento atomico ha finalmente raggiunto lo stato desiderato dai ricercatori, proprio come predetto nel 2001 dal fisico teorico Alexei Kitaev, la fatica è stata ampiamente premiata: il microscopio a scansione ha rilevato alle estremità del superconduttore, esattamente là dov’era atteso, un segnale elettricamente neutro: la traccia dei fermioni di Majorana. Non solo: la configurazione dell’esperimento ha consentito addirittura di mappare la probabilità quantistica di trovare fermioni di Majorana anche fra un’estremità e l’altra, lungo il filo di atomi di ferro. E ne è emerso che le chance d’imbattersi nell’ineffabile particella sono confinate alle sole estremità.


«Ciò dimostra che questo segnale si presenta solo ai bordi. E questo è il tratto cruciale: senza di esso, il segnale potrebbe presentarsi per molte altre ragioni», spiega il fisico alla guida dell’esperimento, nonché coautore dell’articolo pubblicato questa sera sull’edizione online di Science, Ali Yazdani. Aggiungendo una considerazione disarmante, visto il procedimento seguito per giungere al risultato: «L’aspetto più eccitante è che è tutto molto semplice: non si tratta d’altro che di piombo e di ferro». Anzi, a quanto scrivono i ricercatori non è nemmeno necessario che sia proprio ferro: a garantire – o quasi – che i fermioni di Majorana facciano la loro apparizione basta infatti la configurazione dell’esperimento. E i dettagli sul materiale, purché sia magnetico, passano in secondo piano.


In realtà non è la prima volta che l’intuizione di Ettore Majorana sembra trovare soddisfazione. C’è chi ritiene (anche se fra i fisici delle particelle è un’opinione minoritaria) che lo stesso neutrino possa essere un fermione di Majorana. E persino la dark matter rientra nella rosa dei candidati – avvantaggiata peraltro dal dettaglio non trascurabile che nessuno ha la benché minima idea di che cosa sia. Quanto ai fermioni di Majorana sintetici, “evocati in laboratorio”, già nel 2012, in un laboratorio olandese, se n’erano intraviste le tracce in materiale semiconduttore. Ma questa volta, sostengono gli autori della scoperta, le hanno proprio osservate. E il fatto che il materiale superconduttore utilizzato sia “comune” ferro – nell’esperimento olandese era il niente affatto comune antimoniuro di indio – apre la strada ad almeno un’applicazione pratica di grande interesse per questi fermioni: usarli come qubit nei computer quantistici. In particolare, come qubit in grado di sfruttare un fenomeno, niente affatto intuitivo, che deriva dal cosiddetto principio di sovrapposizione: assumere contemporaneamente il valore zero e uno. Una realtà al di là dell’immaginabile per noi comuni mortali. Ma una manifestazione del tutto plausibile per una particella che è anche l’antiparticella di sé stessa. E per un trentunenne geniale che, con quasi un secolo d’anticipo, ne previde l’esistenza e poi sparì.

Per saperne di più:


Leggi su Science l’articolo “Observation of Majorana fermions in ferromagnetic atomic chains on a superconductor (http://www.sciencemag.org/content/early/2014/10/01/science.1259327.abstract)“, di Stevan Nadj-Perge, Ilya K. Drozdov, Jian Li, Hua Chen, Sangjun Jeon, Jungpil Seo, Allan H. MacDonald, B. Andrei Bernevig e Ali Yazdani


https://www.youtube.com/watch?v=eZETm3Qj5SM

Articolo originale QUI (http://www.media.inaf.it/2014/10/02/trovato-fermione-majorana/).

Gaetano M.
08-10-2014, 10:36
Red, ho letto anche Corrado Ruscica e, secondo me, vale la pena dargli un'occhiata: http://astronomicamens.wordpress.com/2014/10/08/osservate-le-particelle-di-majorana-in-un-superconduttore/

Red Hanuman
08-10-2014, 14:19
Appena posso, ci do un'occhiata....;)
Edit: L'ho letto. Interessante...:thinking:

Gaetano M.
09-10-2014, 10:50
Appena posso, ci do un'occhiata....;)
Edit: L'ho letto. Interessante...:thinking:
Una domanda: come può essere stabile in un universo fatto di materia una particella che è sia materia che antimateria?:confused:

Red Hanuman
09-10-2014, 14:21
Una domanda: come può essere stabile in un universo fatto di materia una particella che è sia materia che antimateria?:confused:
A quanto pare, è in una sovrapposizione di stati. E' più giusto dire che non è né materia né antimateria.
Ma vado ad informarmi meglio, e poi ti dico... ;)

Enrico Corsaro
09-10-2014, 16:58
Una domanda: come può essere stabile in un universo fatto di materia una particella che è sia materia che antimateria?:confused:

Allora come già ti ha giustamente anticipato Red, il caso di queste particelle, dette fermioni perchè con spin = 1/2, deriva dalla soluzione dell'Equazione di Dirac (http://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_di_Dirac), una equazione quantistica-relativistica che descrive il moto delle particelle subatomiche in termini di funzione d'onda (direttamente legata alla probabilità). L'equazione di Dirac ammette soluzioni ad energia negativa (identificata antimateria) e positiva (materia) e soluzioni particolari per particelle prive di carica che sono ad energia sia negativa che positiva (cioè sia materia che antimateria), come coesistenza di stati (qualcosa che in meccanica quantistica è assolutamente ordinaria).
Queste particelle fermioniche sono state teorizzate da Majorana che per primo ha trovato questo tipo di soluzioni all'Equazione di Dirac, e per questo prendono il loro nome. Si sono già osservate particelle bosoniche (cioè a spin intero) con carica neutra e doppia valenza (materia e antimateria al tempo stesso). Adesso finalmente si è riusciti ad osservare sperimentalmente il caso dei fermioni, andando così a validare ulteriormente il modello standard particellare.
I fermioni a doppio stato (materia e antimateria) possono essere molto utili per lo sviluppo dei processori quantici perchè permetterebbero di rappresentare fisicamente uno stato quantico a bit sia negativo che positivo (1 bit che valga sia 0 che 1 al tempo stesso, anche detto qubit), il che permetterebbe di fare numerose combinazioni per gli stati fondamentali computazionali, cosa non possibile con il metodo classico.

Gaetano M.
09-10-2014, 18:11
Questo mi sembra molto interessante: http://ithaca.unisalento.it/nr-03_04_14/articolo_IIp_07.pdf

con poche formule:biggrin:

Enrico Corsaro
09-10-2014, 18:32
Si, anche se dovrebbero aggiornarlo un attimo adesso :biggrin:

Gaetano M.
09-10-2014, 20:53
Si, anche se dovrebbero aggiornarlo un attimo adesso :biggrin:
Sicuro! Ma a me mancano le basi :hm:

Enrico Corsaro
10-10-2014, 12:34
No certo, anche per me è lo stesso non sono comunque nell'ambito di questo campo della fisica, anche se mi è sempre interessato. Penso comunque che in giro puoi trovare numerosi articoli che parlino in merito e se ti aiuti con Wikipedia, facendo attenzione alle fonti che usano ed eventualmente chiedendo qualche aiuto qui nel forum per guidarti, non dovresti avere problemi!

Gaetano M.
14-04-2015, 10:40
A proposito di Majorana: http://www.ilgiornale.it/news/politica/majorana-visse-convento-sud-italia-ecco-prove-1116241.html

Enrico Corsaro
14-04-2015, 11:28
Agghiacciante ...

Gaetano M.
14-04-2015, 11:52
Enrico, ho pensato la stessa cosa. Oltretutto mai letto niente di questo signore. Spero per la memoria di Majorana che sia tutto una megabufala:biggrin:

Enrico Corsaro
14-04-2015, 11:57
Se come dicono la calligrafia corrisponde e le foto non lasciano dubbi, non c'è molto da fare.
Speriamo forniscano più informazioni in merito...

naieh
14-04-2015, 12:48
Vedremo come andrà a finire. Sono davvero curioso

FabPan
16-04-2015, 00:49
Un paio di mesi fa c'è stata la conclusione di una inchiesta della magistratura con un esito diverso da quello indicato in quest'ultimo articolo.

Ho ritrovato alcuni link alla notizia.
lastampa (http://www.lastampa.it/2015/02/04/italia/cronache/ettore-majorana-vivo-tra-il-e-il-si-trovava-in-venezuela-TnF9NXYkBTsnYdcqWVWv7K/pagina.html)
rainews (http://www.rainews.it/dl/rainews/articoli/Procura-di-Roma-Ettore-Majorana-vivo-tra-il-1955-e-il-59-Era-scomparso-nel-1938-fe2f7d19-529b-4594-8f4c-1d965d0a8f7f.html)
corriere (http://roma.corriere.it/notizie/cronaca/15_febbraio_04/procura-ettore-majorana-vivo-venezuela-il-1955-1959-d1a6aeda-ac7f-11e4-88df-4d6b5785fffa.shtml)

Unica cosa certa è che si è persa la possibilità di avere grandi contributi alla conoscenza.

SVelo
16-04-2015, 14:00
Io sarei un po' scettica http://attivissimo.blogspot.it/2010/07/il-raggio-della-morte-di-marconi.html
e
http://attivissimo.blogspot.it/2010/07/il-raggio-della-morte-di-marconi_09.html
Anche se questi articoli sono un po' vecchiotti, la presunta bufala ci sta tutta :confused:

Gaetano M.
16-04-2015, 17:12
Non so perchè, ma mi ricorda la fusione fredda.

DarknessLight
17-04-2015, 00:27
Non so... Queste cose come "energia a costo zero", "energia prodotta dal nulla", "raggio della morte"...
Mah.. Sembrano tanto storie da complottisti... :hm:
Poi boh, magari davvero Majorana ha creato qualcosa di geniale.. Ma fino a che non si hanno prove certe tutte queste ipotesi lasciano un po' il tempo che trovano..

Marcos64
17-04-2015, 00:46
Probabilmente e" come dici, qualsiasi approccio veramente scientifico in qualsiasi comparto del sapere, non puo" abbandonarsi a supposizioni o peggio, ad un atto di fede. Ci vogliono misure, prove indistruttibili. Questo pero' non esclude che in passato, qualcuno sia riuscito a vedere oltre, che sia Majorana o che so, anche Tesla per esempio. Nel trecento la terra era piatta, ed il sole e l'universo tutto le giravano attorno... eppure qualcuno un
migliaio di anni prima o piu' aveva gia' capito... visionari? No, non credo, magari precursori incompresi.

Enrico Corsaro
17-04-2015, 11:55
Qui vado un pò off topic.
Se una macchina del genere dovesse essere stata realmente concepita, se pur a fin di bene, personalmente mi preoccuperei molto delle sue potenziali applicazioni, anche se lo scetticismo in questi casi è d'obbligo ovviamente.
I complottismi in generale non funzionano è vero, ma ci sono altre storie che ci portano a capire come certe situazioni, soprattutto vissute in tempi di guerra, possano essere talmente delicate da far si che il silenzio sia la migliore soluzione. Mi riferisco ad esempio alla storia di Turing, in cui l'aver sviluppato una macchina in grado di decifrare i messaggi criptati di Enigma non solo non è stato divulgato ai tempi, ma tutta l'operazione è stata tenuta segreta dal governo britannico per circa 50 anni. Solo oggi sappiamo che un uso probabilistico di quella macchina di decifrazione (e neanche quindi un uso sconsiderato) ha di fatto permesso di vincere la seconda guerra, senza che il nemico di allora se ne rendesse conto.
Dal mio punto di vista Majorana non si è suicidato, amava la vita e ci teneva. Ma che sia scomparso proprio poco prima dell'inizio della seconda guerra non è per me casuale. I maggiori fisici di allora erano altamente richiesti dai governi per contribuire allo sviluppo di nuove armi belliche. Basti pensare allo stesso Fermi, anche se certamente quest'ultimo aveva una accezione ben più sperimentale del Majorana, che di per sè era un teorico puro. Vedremo e, mi auguro davvero, che in futuro si possa fare più chiarezza su questa vicenda.

Red Hanuman
17-04-2015, 12:08
Discussione interessante, ma torniamo On Topic, please.... Volendo, potete continuare al bar.