Qubit a spin nucleare

Credit: wikipedia.org.

Un team di ricercatori dell’Università di Linköping ha pubblicato nell’aprile del 2013 un articolo su Nature Communication in cui si risolve una difficoltà che rischia di ritardare la costruzione dei computer quantistici: il fatto che le tecniche utilizzate per “controllare” lo stato o, più tecnicamente, la direzione o polarizzazione degli elettroni hanno successo solo a temperature bassissime, vicine allo zero assoluto. Come riuscire a fare la stessa cosa a temperatura ambiente? Cerchiamo di capire meglio i termini del problema.   Continua a leggere

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Due nuovi strumenti per studiare il Big Bang

L’immagine mostra le anomalie nella Cosmic Microwave Background. (Crediti:ESA and the Planck Collaboration).

Secondo le teorie cosmologiche più accreditate, l’Universo nacque con una grande implosione all’incirca 13,8 miliardi di anni fa. Per quasi 400.000 anni è rimasto una nebbia opaca e ribollente di plasma e di energia. Successivamente, nell’epoca conosciuta come “ricombinazione”, la temperatura è scesa abbastanza da permettere la formazione di atomi elettricamente neutri. I fotoni hanno cominciato a viaggiare liberamente e la luce che conosciamo come Radiazione Cosmica di Fondo (Cosmic Microwave Background, CMB) pervase il cielo, lasciandosi numerosi indizi sui primi momenti dopo la generazione degli atomi. Continua a leggere

Un orologio atomico per simulare il magnetismo

JILA researchers discover atomic clock can simulate quantum magnetism

Rappresentazione artistica dell’interazione atomica in un orologio atomico di stronzio. Gli atomi sono tutti interagenti e mantengono correlazioni basate sullo spin: queste interazioni possono essere utili per simulare il magnetismo. (Crediti:Ye group and Brad Baxley, JILA).

I ricercatori del JILA hanno usato per la prima volta un orologio atomico come se fosse un simulatore per studiare stati quantistici complessi. L’articolo, intitolato “A quantum many-body spin system in an optical lattice clock” è stato pubblicato su Science il 9 agosto 2013. Gli orologi atomici fanno parte di una lista di sistemi fisici che possono essere utilizzati per la modellazione e forse la comprensione del comportamento quanto meccanico di materiali esotici come i superconduttori ad alta temperatura, ossia materiali che conducono l’elettricità senza resistenza. Ma quasi tutti i sistemi quantistici sono troppo complicati per effettuare simili simulazioni; di qui l’interesse per i simulatori quantistici, dei dispositivi progettati ad hoc per fornire una spiegazione a problemi difficili. Continua a leggere

Nubi atomiche incoerenti

Temperature in the Quantum World

Schema dell’esperimento sulle nuvole di atomi isolate. (Crediti: Nature Physics).

Come è possibile misurare la temperatura di un sistema quantistico isolato? Un recente esperimento condotto dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Vienna ha osservato direttamente la nascita e la diffusione della temperatura all’interno di in un sistema quantistico. Sorprendentemente, le proprietà quantistiche vengono perse, anche se il sistema quantistico è completamente isolato e non collegato al mondo esterno. L’articolo intitolato Local emergence of thermal correlations in an isolated quantum many-body system, che riporta i risultati sperimentali, è stato pubblicato nel numero di settembre 2013 della rivista Nature Physics. Continua a leggere

Un cluster di giovani stelle nella Nebulosa Gambero

L’intrico luminoso di nubi di gas visibile in questa immagine forma un’enorme incubatrice stellare soprannominata Nebulosa Gambero. Ottenuta con il VST (VLT Survey Telescope) dell’ESO all’Osservatorio del Paranal in Cile, questa potrebbe essere la più nitida immagine mai prodotta di questo oggetto: mostra mucchi di stelle calde appena nate raccolti nelle nubi che formano la nebulosa. Crediti: ESO.

L’intrico rilucente di nubi di gas che si vede in questa immagine pubblicata nel settembre del 2013 forma un’enorme incubatrice stellare nota come la Nebulosa Gambero. Ottenuta con il VST (VLT Survey Telescope) dell’Osservatorio del Paranal dell’ESO in Cile, questa dovrebbe essere la più nitida immagine mai prodotta di questo oggetto: mostra mucchi di stelle calde appena nate racchiusi dalle nubi che formano la nebulosa. Continua a leggere

Introduzione ai raggi cosmici

Il problema dei Raggi Cosmici ha origine verso la fine dell’Ottocento, nel periodo in cui i fisici stavano approfondendo la struttura degli atomi. Vediamo di capire come è nato il problema, che cosa sono e perché è importante studiare i raggi cosmici. Ormai era chiaro che la materia è composta da atomi e che negli atomi la carica elettrica ha una struttura granulare: ciò implica che essa si presenta solo in multipli di interi di una carica elementare indivisibile. La svolta negli studi avvenne quando si comprese che l’atomo non è indivisibile: Joseph J. Thomson nel 1897 aveva scoperto l’elettrone, una particella di massa piccolissima, identificata come la portatrice dell’unità fondamentale di carica negativa. L’esistenza dell’elettrone conferma, dunque, che l’atomo ha una struttura interna. Bene, mi direte, ma come si passa dal problema degli atomi a quello dei raggi cosmici? Continua a leggere