Gli elettroni sono particelle elementari negativamente cariche e orbitano intorno al nucleo atomico. Questo o qualcosa di simile è quello che troverete nei libri di testo. Ben presto, però, queste informazioni potranno subire delle variazioni.
Il motivo è che molti fisici ritengono che gli elettroni hanno un momento permamente di dipolo elettrico.
Un momento di dipolo elettrico è in genere creato quando cariche positive e negative sono spazialmente separate. Simile ai poli nord e sud di un magnete, ci sono due poli elettrici. Nel caso degli elettroni, la situazione è molto più complicata perché gli elettroni non dovrebbero effettivamente avere dimensione spaziale.
Nonostante ciò, tutta una serie di teorie fisiche che vanno oltre il modello standard della fisica delle particelle elementari sono basate sull'esistenza del momento di dipolo. Queste teorie, a sua volta potrebbero spiegare come l'Universo si sia creato nella forma a noi nota.
Secondo le teorie prevalenti, il Big Bang, circa 13,7 miliardi anni fa, avrebbe dovuto aver creato la materia e l'antimateria.
Poiché entrambe si cancellano a vicenda, non sarebbe dovuto rimanere niente. In realtà, tuttavia, è stata creata più materia rispetto all'antimateria è stata effettivamente creata. Un momento di dipolo elettrico degli elettroni potrebbe spiegare questo squilibrio.
Fino ad oggi, nessuno ha dimostrato con successo l'esistenza di questo momento di dipolo. Gli attuali metodi semplicemente non sono abbastanza sensibili. Un piccolo pezzo di ceramica è destinata a cambiare tutto ciò.
Dr. Marjana Ležaić ed il Dott. Konstantin Rushchanskii presso l'Istituto di Fisica dello Stato Solido presso Forschungszentrum Jülich e il professor Nicola Spaldin presso l'Università della California a Santa Barbara hanno progettato questa ceramica, che ha una proprietà molto particolare, in un laboratorio virtuale utilizzando il supercomputer Jülich JUROPA .
Il nuovo titanato di bario europio, dovrebbe permettere misure 10 volte più sensibili di quanto lo erano in passato.
Secondo i fisici Jülich, "questo potrebbe essere sufficiente per trovare il momento di dipolo elettrico dell'elettrone".
Visto che questo momento non può essere misurato direttamente, i fisici stanno collaborando con scienziati della Yale American University, nonché con gli istituti di ricerca ceco a Praga per provare indirettamente la sua esistenza. I ricercatori di Yale hanno sviluppato un apparato sperimentale che utilizza un magnetometro SQUID estremamente sensibile per misurare la magnetizzazione del pezzo di ceramica in un campo elettrico.
Il loro scopo è quello di dimostrare un cambiamento della magnetizzazione, quando il campo elettrico è invertito.
Questo nello stesso tempo prova che il momento di dipolo elettrico esisterebbe.
In un elettrone, un dipolo elettrico può essere orientato solo parallelamente o anti-parallelamente allo spin dell'elettrone.
In un campo elettrico, la maggior parte degli elettroni sono orientati in modo che il loro momento di dipolo sia parallelo al campo. Meno sono orientati nella direzione opposta. Questo dovrebbe portare ad una magnetizzazione misurabile. Se il campo elettrico si inverte, i momenti di dipolo degli elettroni sono invertiti e di conseguenza portano ad un simultaneo cambiamento misurabile nella magnetizzazione. Senza un momento di dipolo elettrico, d'altra parte, la magnetizzazione resterebbe invariata.
"Sarebbe stato molto difficile trovare un materiale adatto per prova ed errore", ha detto Ležaić. Questo materiale deve avere una insolita combinazione di proprietà: alta concentrazione di ioni magnetici, disturbi magnetici a temperature inferiori a quattro gradi Kelvin e una polarizzazione elettrica reversibile.
"I nostri colleghi di Yale cui è venuta l'idea delle misurazioni effettuate avevano già sperimentato diversi materiali. Tuttavia, un nuovo materiale con tutte le proprietà necessarie si può trovare più velocemente con l'uso di analisi teoriche e simulazioni al computer" .
Ležaić, e colleghi hanno sintetizzato e analizzato il titanato di bario europio sul supercomputer di Jülich. Per fare ciò, avevano bisogno della composizione chimica e delle equazioni di base della meccanica quantistica.
Da questi, hanno calcolato l'interazione tra singoli atomi e gli elettroni e le proprietà magnetiche locali. Fu così che hanno trovato la ceramica ottimale.
I colleghi di squadra a Praga hanno già sintetizzato e caratterizzato il materiale in laboratorio e hanno confermato le proprietà calcolate in Jülich. Solo il ricercato momento di dipolo dell'elettrone rimane sconosciuto.
"Gli effetti indesiderati stanno ancora inibendo le misure",ha detto un Ležaić deluso.
"Ma stiamo lavorando intensamente per migliorare ancora di più il materiale".
Il motivo è che molti fisici ritengono che gli elettroni hanno un momento permamente di dipolo elettrico.
Un momento di dipolo elettrico è in genere creato quando cariche positive e negative sono spazialmente separate. Simile ai poli nord e sud di un magnete, ci sono due poli elettrici. Nel caso degli elettroni, la situazione è molto più complicata perché gli elettroni non dovrebbero effettivamente avere dimensione spaziale.
Nonostante ciò, tutta una serie di teorie fisiche che vanno oltre il modello standard della fisica delle particelle elementari sono basate sull'esistenza del momento di dipolo. Queste teorie, a sua volta potrebbero spiegare come l'Universo si sia creato nella forma a noi nota.
Secondo le teorie prevalenti, il Big Bang, circa 13,7 miliardi anni fa, avrebbe dovuto aver creato la materia e l'antimateria.
Poiché entrambe si cancellano a vicenda, non sarebbe dovuto rimanere niente. In realtà, tuttavia, è stata creata più materia rispetto all'antimateria è stata effettivamente creata. Un momento di dipolo elettrico degli elettroni potrebbe spiegare questo squilibrio.
Fino ad oggi, nessuno ha dimostrato con successo l'esistenza di questo momento di dipolo. Gli attuali metodi semplicemente non sono abbastanza sensibili. Un piccolo pezzo di ceramica è destinata a cambiare tutto ciò.
Dr. Marjana Ležaić ed il Dott. Konstantin Rushchanskii presso l'Istituto di Fisica dello Stato Solido presso Forschungszentrum Jülich e il professor Nicola Spaldin presso l'Università della California a Santa Barbara hanno progettato questa ceramica, che ha una proprietà molto particolare, in un laboratorio virtuale utilizzando il supercomputer Jülich JUROPA .
Il nuovo titanato di bario europio, dovrebbe permettere misure 10 volte più sensibili di quanto lo erano in passato.
Secondo i fisici Jülich, "questo potrebbe essere sufficiente per trovare il momento di dipolo elettrico dell'elettrone".
Visto che questo momento non può essere misurato direttamente, i fisici stanno collaborando con scienziati della Yale American University, nonché con gli istituti di ricerca ceco a Praga per provare indirettamente la sua esistenza. I ricercatori di Yale hanno sviluppato un apparato sperimentale che utilizza un magnetometro SQUID estremamente sensibile per misurare la magnetizzazione del pezzo di ceramica in un campo elettrico.
Il loro scopo è quello di dimostrare un cambiamento della magnetizzazione, quando il campo elettrico è invertito.
Questo nello stesso tempo prova che il momento di dipolo elettrico esisterebbe.
In un elettrone, un dipolo elettrico può essere orientato solo parallelamente o anti-parallelamente allo spin dell'elettrone.
In un campo elettrico, la maggior parte degli elettroni sono orientati in modo che il loro momento di dipolo sia parallelo al campo. Meno sono orientati nella direzione opposta. Questo dovrebbe portare ad una magnetizzazione misurabile. Se il campo elettrico si inverte, i momenti di dipolo degli elettroni sono invertiti e di conseguenza portano ad un simultaneo cambiamento misurabile nella magnetizzazione. Senza un momento di dipolo elettrico, d'altra parte, la magnetizzazione resterebbe invariata.
"Sarebbe stato molto difficile trovare un materiale adatto per prova ed errore", ha detto Ležaić. Questo materiale deve avere una insolita combinazione di proprietà: alta concentrazione di ioni magnetici, disturbi magnetici a temperature inferiori a quattro gradi Kelvin e una polarizzazione elettrica reversibile.
"I nostri colleghi di Yale cui è venuta l'idea delle misurazioni effettuate avevano già sperimentato diversi materiali. Tuttavia, un nuovo materiale con tutte le proprietà necessarie si può trovare più velocemente con l'uso di analisi teoriche e simulazioni al computer" .
Ležaić, e colleghi hanno sintetizzato e analizzato il titanato di bario europio sul supercomputer di Jülich. Per fare ciò, avevano bisogno della composizione chimica e delle equazioni di base della meccanica quantistica.
Da questi, hanno calcolato l'interazione tra singoli atomi e gli elettroni e le proprietà magnetiche locali. Fu così che hanno trovato la ceramica ottimale.
I colleghi di squadra a Praga hanno già sintetizzato e caratterizzato il materiale in laboratorio e hanno confermato le proprietà calcolate in Jülich. Solo il ricercato momento di dipolo dell'elettrone rimane sconosciuto.
"Gli effetti indesiderati stanno ancora inibendo le misure",ha detto un Ležaić deluso.
"Ma stiamo lavorando intensamente per migliorare ancora di più il materiale".
Traduzione e adattamento a cura di Arthur McPaul
Link:
"http://www.sciencedaily.com/releases/2010/07/100720101349.htm"
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