Per la prima volta, cristalli di Wigner composti solo da elettroni confermati tramite immagini. La repulsione tra elettroni crea ordine senza protoni intermedi. Studio su grafene rivela movimento quantistico innovativo. Pubblicato su Nature.
Per la prima volta, è stato possibile visualizzare un materiale esotico noto come cristallo di Wigner, composto esclusivamente da elettroni. Questi cristalli, a lungo considerati impossibili, sono stati finalmente confermati attraverso immagini che hanno rivelato aspetti inaspettati della loro natura strana.
Di solito, i materiali cristallini sono formati da protoni, elettroni e neutroni, poiché l’attrazione tra di loro è essenziale per la stabilità. Tuttavia, negli anni ’30, Eugene Wigner ipotizzò che la repulsione potesse svolgere un ruolo importante nel mantenere l’ordine in un cristallo, senza la necessità di protoni intermedi per attrarli.
Immagina un gruppo di persone intrappolate insieme in una stanza, ognuna desiderosa di allontanarsi dalle altre. Questo scenario può aiutare a comprendere come gli elettroni, privi di protoni intermedi per attrarli, si dispongano a intervalli regolari per mantenere il massimo distanziamento possibile, formando così un cristallo.
I cristalli di Wigner si formano quando l’energia potenziale elettrica tra gli elettroni è significativamente maggiore della loro energia cinetica. Questo fenomeno può essere testato riducendo l’energia cinetica degli elettroni tramite basse temperature e campi magnetici adeguati.
Recentemente, un gruppo di fisici è riuscito a creare cristalli di elettroni utilizzando strati semiconduttori sottili di grafene. Questi cristalli, sospettati di essere cristalli di Wigner, sono stati studiati con un microscopio a scansione a effetto tunnel per confermare la loro struttura ordinata.
Il team ha osservato che, regolando la densità degli elettroni, è possibile avviare una transizione di fase che porta alla formazione di un cristallo ordinato. Questo cristallo, caratterizzato da una configurazione triangolare, si mantiene stabile grazie alla repulsione degli elettroni, sfidando le aspettative.
Una delle peculiarità dei cristalli di Wigner è il movimento quantistico degli elettroni, che esistono come una curva di probabilità su una gamma di posizioni anziché in posizioni precise. Questo movimento, noto come movimento di punto zero, conferisce al cristallo una natura quantistica innovativa.
Le immagini e le analisi dettagliate di questi cristalli di Wigner sono state pubblicate in open access sulla rivista Nature, rappresentando un importante passo avanti nella comprensione di questi materiali esotici e affascinanti.
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