Ricercatori rivelano i cambiamenti di fase indotti dalla luce

Per i ricercatori i risultati sono importanti per la fisica della materia condensata e la loro ricerca di nuovi materiali

I ricercatori sostengono che il modo in cui i materiali ordinari subiscono un cambiamento di fase, come la fusione o il congelamento, è stato studiato nei minimi dettagli.

Ora, un team di scienziati ha osservato che quando attivano un cambiamento di fase utilizzando impulsi intensi di luce laser, invece di cambiare la temperatura, il processo avviene in modo molto diverso. Gli scienziati avevano a lungo sospettato che questa poteva essere la dinamica, ma il processo solo ora è stato osservato e confermato. Con questa nuova comprensione, i ricercatori potrebbero essere in grado di sfruttare questo meccanismo per l'uso in nuovi tipi di dispositivi optoelettronici.

I risultati della ricerca sono stati pubbicati sulla rivista Nature Physics.(1) Il team è stato guidato da Nuh Gedik,(2) professore di fisica al Massachusetts Institute of Technology, con lo studente Alfred Zong e il post-dottorato Anshul Kogar. In questa ricerca hanno collaborato altri 16 membri del MIT, della Stanford University e del Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) in Russia.

Per questo studio, invece di usare un cristallo reale come il ghiaccio, il team ha usato un analogo elettronico chiamato onda di densità di carica - una modulazione di densità di elettroni congelata all'interno di un solido - che imita da vicino le caratteristiche di un solido cristallino.

Mentre il tipico comportamento di fusione in un materiale come il ghiaccio procede in modo relativamente uniforme attraverso il materiale stesso, quando la fusione viene indotta nell'onda di densità di carica da impulsi laser ultraveloci, il funzionamento del processo manifesta una diversa funzione. I ricercatori hanno scoperto che durante la fusione otticamente indotta, il cambiamento di fase procede generando molte singolarità nel materiale, note come difetti topologici, e questi a loro volta influenzano la dinamica conseguente degli elettroni e degli atomi di reticolo nel materiale.

Le teorie quantistiche dei sistemi biologici

I ricercatori stanno studiando in maniera più profonda ed articolata le descrizioni inerenti alle teorie quantistiche dei sistemi biologici

Cercare di capire a fondo le basi quantistiche dei sistemi biologici ed analizzarla dal punto di vista fisico-matematico sono una delle attuali sfide della scienza.

Nel passato i sistemi biologici sono stati spesso visti come troppo complessi per essere penetrabili con metodi di natura fisico-matematica. La realtà “essere vivente” era considerata troppo articolata per poter essere analizzata da insiemi di equazioni differenziali e principi fisici.

All’inizio del XX secolo, con l’avvento di tecniche e strumenti più potenti e sofisticati, i ricercatori hanno iniziato a studiare in maniera più profonda ed articolata le possibili descrizioni fisiche e matematiche dei sistemi biologici microscopici. Tra i possibili vari esempi ricordiamo i modelli di Turing, che si avvalgono della potenza della computazione quantistica, la morfogenesi, ossia il processo che porta allo sviluppo della forma e della struttura di un organismo, i lavori di Schrödinger, da cui vennero previste molte delle caratteristiche funzionali del DNA.

Attualmente i progressi in questo campo sono rapidi e molti rami della fisica e della matematica hanno trovato applicazioni in biologia, come ad esempio i metodi statistici utilizzati in bioinformatica. A queste scale di lunghezza la fisica classica cede il passo a quella quantistica, che non può essere evitata, poiché ogni processo chimico si basa di fatto sulla fisica quantistica.

Allora esistono sistemi biologici che utilizzano la fisica quantistica per eseguire compiti che non possono essere realizzati da un punto di vista classico? E grazie alla fisica quantistica possono essere realizzati in maniera più efficiente di quanto possa avvenire anche con il migliore equivalente classico? La risposta sembra ad oggi essere affermativa. Negli ultimi dieci anni una serie di esperimenti ha riscontrato diversi casi in cui la Natura si avvale della fisica quantistica per ottenere vantaggi biologici, sfruttando in particolare “sovrapposizioni coerenti di stati” per assistere o migliorare una funzione biologica.

L’impero USA declina a causa dell'abuso di potere di Trump

L’impero USA declina e l’unico responsabile è l’abuso di potere del Donald Trump. L’ultima risorsa è l’unico bastone rimasto agli USA: la potenza militare

Trump cerca di far quadrare un mondo globalizzato attraverso un capitalismo nordamericano nazionale. Non funzionerà.

L’ex-presidente Teddy Roosevelt (1901-09) descrisse l’essenza della politica estera degli Stati Uniti come “parlare piano mentre si porta un grosso bastone”.

Sotto l’attuale presidente Donald Trump sembra che si tratti di “gridare”. Quella che Trump riserva è una domanda discutibile. La differenza si riduce a una questione di credibilità. Un secolo fa, gli USA erano un formidabile potenza militare, diplomatica ed economica. Quindi, Roosevelt poteva permettersi di parlare sottovoce perché c’erano altri mezzi indiscutibili a disposizione per rafforzare il potere degli Stati Uniti.

Oggi, gli Stati Uniti sono ancora una formidabile potenza militare, questo è certo. Ma per quanto riguarda economia e ruolo del dollaro statunitense come meccanismo di pagamento globale, l’evidenza suggerisce che ha perso molto del precedente dominio. Il presidente Trump sembra cerchi di compensare il declino della potenza degli Stati Uniti nel complesso, adottando una retorica più irosa e scontrosa affinché gli altri si conformino alle pretese statunitensi.

Questa settimana ha visto il calo record nel mercato azionario statunitense. Ciò suggerisce che la presunta forza dell’economia statunitense non è ciò che è stato spacciato da Trump. Uno dei principali fattori nel crollo del mercato azionario statunitense è l’incertezza provocata dalla crescente guerra commerciale degli Stati Uniti con la Cina. La scorsa settimana, il Presidente Vladimir Putin deplorava la politica statunitense delle sanzioni alle altre nazioni e l’eccessiva dipendenza dal dollaro quale principale strumento di scambio valutario globale. Putin aveva detto che gli Stati Uniti commettono un “errore strategico” usando il dollaro come arma con cui punire le altre nazioni per conformarsi ai diktat di Washington. “Questo è un errore tipico di qualsiasi impero”, aveva detto alla Conferenza russa della Settimana dell’energia, a Mosca. Implicito nei commenti di Putin era che gli Stati Uniti si comportano da impero fallito.

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