Liquido di spin quantistico

In fisica della materia condensata, il liquido di spin quantistico è uno stato che si forma in un sistema di spin quantistici interagenti fra loro. Lo stato fa riferimento a "liquido" per lo stato disordinato in cui si trova rispetto allo stato di spin ferromagnetico^[1], simile all'acqua liquida comparata alla sua forma ghiacciata, lo stato cristallino. A differenza di altri stati disordinati, il liquido di spin quantistico conserva il proprio disordine a temperatura vicine allo zero assoluto. Questo stato della materia è correlato al concetto di frazionalizzazione degli elettroni e all'emergere di particelle con caratteristiche di fermioni di Majorana^[2].

Lo stato fu teorizzato dal fisico Philip Anderson nel 1973 per un sistema di spin in un reticolo triangolare che interagisce con i vicini tramite interazioni anti-ferromagnetiche. La teoria acquisì interesse quando nel 1987 fu usato lo stato per interpretare la superconduttività ad alte temperature^[3].

Modelli di stati disordinati per il liquido di spin quantistico

Momenti magnetici frustrati geometricamente

Legami di valenza risonanti - RVB

Eccitazioni

Realizzazioni di stati RVB stabili

Esperimenti

Il 6 aprile 2016 viene confermata sulla rivista Nature Materials la prima evidenza sperimentale di questo stato dai fisici del Oak Ridge National Laboratory nel cloruro di rutenio in forma bidimensionale^[4][5][6].

Applicazioni

Note

1. Alasdair Wilkins, A Strange New Quantum State of Matter: Spin Liquids, in io9, 15 agosto 2011. URL consultato il 23 dicembre 2012.
2. Diviso l'elettrone, il computer quantistico è più vicino, in toms.hw.it, 6 aprile 2016. URL consultato il 6 aprile 2016 (archiviato dall'url originale il 9 aprile 2016).
3. Quantum mapmakers complete first voyage through spin liquid, su ISIS neutron and muon source. URL consultato il 23 agosto 2013.
4. Visto nuovo stato della materia, mai osservato finora, in repubblica.it, 6 aprile 2016. URL consultato il 6 aprile 2016.
5. Majorana aveva ragione: creato per la prima volta lo spin quantico liquido, su Corriere della Sera. URL consultato il 7 aprile 2016.
6. A. Banerjee, C. A. Bridges e J.-Q. Yan, Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet, in Nature Materials, DOI:10.1038/nmat4604.

Collegamenti esterni

• (EN) quantum liquid, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.