Gli elettroni negli atomi a volte si comportano in modi sorprendenti.
Grazie a simulazioni molto precise, i ricercatori delle Università di Vienna e della Cina sono riusciti a osservare in dettaglio come due elettroni si legano quanticamente in pochi attosecondi, una scala temporale ultrabreve in cui appare l'entanglement tra le particelle.
Questo entanglement quantistico crea una connessione così intima tra due particelle che non possono più essere descritte separatamente. Questo fenomeno è essenziale per tecnologie come i computer quantistici e la crittografia. In questo studio, l'obiettivo dei ricercatori era quello di capire come si crea questo entanglement fin dalle prime frazioni di secondoosservando le interazioni tra un laser e gli atomi. Per effettuare questa ricerca, gli scienziati hanno utilizzato un laser ad altissima frequenza per rimuovere a elettrone dell'atomo dielioun processo che può emozionare un secondo. Questo poi rimane attaccato al nucleo, ma in uno stato energetico diverso. Questo fenomeno crea un legame tra i due elettroni: ora sono entangled, il che significa che studiandone uno possiamo dedurre informazioni sull'altro.
I ricercatori hanno potuto dimostrare che il “momento della nascita” dell'elettrone espulso, cioè il momento in cui lascia l'atomo sotto l'impulso del laser, è intimamente legato allo stato dell'elettrone rimasto nell'atomo. In termini quantistici questo momento non ha esistenza: è una sovrapposizione di più momenti possibili.
Questa sovrapposizione indica che il momento in cui l'elettrone lascia l'atomo dipende dall'energia dell'elettrone rimanente. Se si trova in uno stato energetico più elevato, è probabile che l'elettrone sia stato espulso prima. Al contrario, un’energia più bassa suggerisce un inizio successivo, in media dell'ordine di 232 attosecondi, ovvero un miliardesimo di miliardesimo di secondo.
Questo intervallo di tempo è incredibilmente breve, ma consente ai ricercatori di misurare con precisione il legame che si forma tra i due elettroni mentre si separano. Questo aspetto temporale è essenziale: l'espulsione dell'elettrone avviene gradualmente, sotto forma di un'onda che “scorre” fuori dall'atomo, ed è in questa fase che avviene l'aggrovigliamento tra gli elettroni prodotti.
I ricercatori sperano ora di riprodurre queste osservazioni in laboratorio con altri team per convalidare questo modello. Questo lavoro permette di esplorare nuove frontiere della fisica quantistica, dove fenomeni che si pensava fossero istantanei si rivelano in realtà molto più complessi e strutturati.
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