IL MISTERO DEI CRISTALLI TEMPORALI

I fisici di Yale hanno trovato tracce di un cristallo temporale – una forma di materia che inizia a ticchettare quando esposta ad una certa frequenza elettromagnetica – nell’ultimo posto che avrebbero potuto immaginare, ovvero in un materiale presente nei comuni giocattoli per bambini.

I cristalli comuni come il sale o il quarzo sono esempi di cristalli ordinati secondo uno spazio tridimensionale. I loro atomi sono organizzati seguendo un sistema ripetitivo, cosa che gli scienziati sanno da un secolo. I cristalli temporali invece, teorizzati nel 2012 dal premio nobel per la fisica Frank Wilczek, hanno una struttura regolare che si ripete nel tempo. La loro scoperta nel 2016 rivela che i loro atomi roteano ad intervalli regolari, prima in una direzione e poi nell’altra, come se una forza pulsante li rovesciasse ed è proprio questo ritmo a determinare il loro “ticchettare”. Inoltre, questo ticchettio avviene ad una particolare frequenza. “È una specie di orologio naturale che si crea spontaneamente” ha spiegato il fisico teorico Vincenzo Barone, dell’Università del Piemonte orientale e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

Secondo gli scienziati lo studio dei cristalli temporali può portare a sviluppi nel campo degli orologi atomici, dei giroscopi e dei magnetometri, così come può aumentare il potenziale delle tecnologie quantistiche.

Recentemente il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha annunciato un programma per finanziare un maggior numero di ricerche sui sistemi dei cristalli temporali e tra i suoi sostenitori vi è la National Science Foundation.

Il professore Sean Barrett, principale ricercatore delle nuove scoperte della Yale, con il suo team erano alla ricerca di un singolo cristallo temporale quando aggiunge: “Durante un esperimento completamente diverso il mio studente Jared Rovny fece crescere cristalli di fosfato di monoammonio e fu così che ne trovammo uno nel nostro laboratorio”. Secondo Barrett sarebbe stato insolito trovare la firma di un cristallo temporale all’interno di un singolo cristallo di fosfato di monoammonio, perché si credeva che alla base della loro formazione ci fosse maggior “disordine”.

I cristalli di monoammonio sono poi stati studiati con una tecnica di risonanza magnetica nucleare per trovarne uno e ciò avvenne.

Accadde inoltre qualcos’altro di inatteso. Lo studente e coautore delle ricerche Robert Blum si rese conto di non avere prove dell’esistenza di una memoria quantica interna al cristallo di come si sia formato. “Questo ci spronò ad usare l'”eco” di un cristallo, il che ha dimostrato una coerenza nascosta, od ordine quantico, all’interno del sistema” aggiunse Rovny, studente laureato alla Yale e conduttore degli studi.

Barrett notò che i risultati della sua squadra, combinati con esperimenti precedenti, rappresentano un “enigma” per i teorici che cercano di capire come i cristalli temporali si formino. Inoltre aggiunse: “È troppo presto per risolvere la teoria della formazione del cristallo temporale, tuttavia molti lavoreranno nei prossimi anni per trovare una risposta a questo quesito”.

Fonte:

Yale University