Conoofiasco?Ilprofilosvelasec’èconfinamento
UnaricercateoricacoordinatadallaSISSAsullepaginediNaturePhysics
10Novembre2016
Infisica,ilconfinamentodelleparticelleèunfenomenotalmenteimportantecheilClay
MathematicsInstitutehaaddiritturapromessounmilionedidollariperchiriuscisseadarneuna
spiegazionescientificaconvincenteedesaustivadalpuntodivistamatematico.Questo
fenomenosiosserva,peresempio,coniquark,leparticellechecostituisconoprotonieneutroni
chesonocostretteastaresempreappiccicateincoppieotripletteperviadell’interazioneforte-
laforzachetieneunitiinucleidegliatomi-.UnrecentelavorodellaSISSAaggiungeunnuovo
capitoloalleconoscenzesulconfinamento,mostrandocomeconunmetodorelativamente
semplicesipuòcapireseinunsistemaconcaratteristicheferromagnetichele“particelle”chesi
formanosonosoggetteaconfinamento.LaricercaèstatapubblicatasuNaturePhysics,la
prestigiosarivistadelgruppoNature.
L’interazioneforteèunadellequattroforzefondamentalidellafisica,lapiùintensaequellache
tieneinsiemeilnucleodegliatomi.“Possiamodirechequestaforzaèlaragionepercuiesistiamo,
poichésenzadiessanonesisterebberoglielementichecicostituiscono”,scherzaPasquale
Calabrese,fisicoteoricodellaScuolaInternazionaleSuperiorediStudiAvanzati(SISSA)diTrieste,
chehacoordinatoilnuovostudio.L’interazionefortefasìcheiquarkrestino“confinati”,alpunto
cheinnaturaèimpossibileosservarliisolatiincondizioniusuali.“Ècomesequesteparticelle
fondamentalifosserounitecondellemolle:piùletiri,piùcercanodiriavvicinarsi”,continua
Calabrese.“Inrealtàquestofenomenononesistesoloperleparticelleelementari,come
nell’esempiodeiquark,maancheinmodellidifisicastatisticaedimateriacondensata,chesono
statil’argomentodellostudiocheabbiamocondottoincollaborazioneconl’Universitàdi
Budapest”.
NellorolavoroCalabreseecolleghi,fracuiMarioColluraricercatoredellaSISSA,hanno
formulatounaprevisionedelcomportamentodiunsistemaferromagneticospintofuoridalsuo
equilibriotermodinamico.“Finorasieranopresiinesameisistemiinstatodiequilibrio,manon
sapevamocosasuccedequandoquestosirompe”,precisaloscienziato.
IlsistemastudiatodaCalabreseèuna“catenadispin”inunostatoferromagnetico.Lospin,detto
unpo’grossolanamente,ècomeunmicroscopicomagneteesipuòrappresentareconuna
freccia.Quandoinunmaterialeglispinsonotuttiallineati(lefreccecioèpuntanotuttenello
stessoverso)ilmaterialeèinunostatoferromagnetico,cioèunacalamita.
Macchiechesiallargano,coniefiaschi
“Persemplicitàpossiamoimmaginarciilsistemainequilibriocomecompostodaungrannumero
difreccechepuntanotuttenellostessoverso.Quandoquestovieneperturbato,applicandoper
esempiouncampomagnetico,qualchefrecciasiribalterà.Inquestocasonoidiciamochesi
creanodelle‘particelle’”spiegaCalabrese.“Inunsistemanormale(dovenonc’èconfinamento)
questezoneconlefrecceribaltatetendonoaespandersispazialmenteinmanieraindefinita,un
po’comedellemacchiedivinorossosuuntovagliolodicarta.Ilgraficochedescrivequesta
espansionespazialenelcorsodeltempoèuncono,tecnicamentechiamato‘conodiluce’”.
Seperòleparticellenelsistemasonoconfinatealloralecosevannodiversamente.“Inrealtà
quellochenoichiamiamoparticelleinquestocasosonoleparetichedelimitanolezoneconle
frecceribaltate,ibordidelle‘macchie’.Piùquestesiallontanano,piùsiattraggono
reciprocamente.Questovuoldirelamacchianontenderàaespandersiindefinitamentecomenel
sistemanormale,madopouncertotempocominceràacontrarsi”.Ilgraficoinquestocasononè
piùuncono:“assomigliadipiùalprofilodiunfiasco,cheprimasiallargaepoitornaa
restringersi”.
“Senelsistema,virtualeorealechesia,ilgraficocherappresentale‘correlazioni’(lefrecceconlo
stessoorientamento)assumelaformaafiascopiuttostochequellaacono,allorasappiamochele
particellesonosottoposteaconfinamento.Inquestomododiventasemplice,anchepergli
sperimentali,verificarnelapresenza”,concludeCalabrese.
IllavorodiCalabreseecolleghiècompletamenteteorico,ilchelorendequasiun’eccezioneperla
rivistaincuièstatopubblicatochenormalmenteprivilegialavorisperimentalio
teorico/sperimentali.“Questocifapensarecheilmodellodanoipropostosiastatogiudicato
comemoltopromettenteeutileperlaricercainquestocampo,anchequellasperimentale.In
molticasiinfattiègiàdifficilerilevarelapresenzadiconfinamento.Inquestomodoinvece,per
questimateriali,diventamoltopiùsemplice.Oracistiamoimpegnandoproprioperché,inun
periodorelativamentebreve,questofenomenopossaessereosservatosperimentalmente”.
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IMMAGINI:
• Crediti:SISSA(P.Calabrese)
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