I fisici hanno creato il primo raggio di vortice atomico al mondo, un vorticoso vortice di atomi e molecole con proprietà misteriose che devono ancora essere comprese.
Inviando un raggio rettilineo di atomi di elio attraverso un reticolo di minuscole fessure, gli scienziati sono stati in grado di utilizzare le strane regole della meccanica quantistica per trasformare il raggio in un vortice rotante. Questa rotazione del raggio, chiamato momento angolare orbitale, gli conferisce una nuova direzione di movimento, consentendogli di agire in modi che i ricercatori non hanno ancora previsto. Ad esempio, gli scienziati ritengono che gli atomi rotanti possano aggiungere un raggio di dimensioni aggiuntive al magnetismo, tra gli altri effetti imprevedibili, dovuti agli elettroni e ai nuclei all'interno degli atomi del vortice a spirale che ruotano a velocità diverse.
I ricercatori hanno creato il raggio dirigendo gli atomi di elio attraverso una griglia di minuscole fessure, ciascuna di appena 600 nanometri di diametro. Nel regno della meccanica quantistica - l'insieme di regole che governano il mondo di quantità molto piccole - gli atomi possono comportarsi come particelle e come onde minuscole, quindi un raggio di atomi di elio simili a onde diffratte attraverso un reticolo, si è piegato così tanto da formare un vortice che sfrecciava nello spazio come un cavatappi.
Gli atomi del vortice hanno quindi colpito un rivelatore, che ha mostrato diversi fasci - diffratti a diversi gradi e con diverso momento angolare - sotto forma di minuscoli anelli a forma di ciambella. Gli scienziati hanno anche notato anelli ancora più piccoli e luminosi incastrati all'interno dei tre vortici centrali. Questi sono segni di eccimeri di elio - molecole formate quando un atomo di elio eccitato energeticamente si attacca a un altro atomo di elio.
Il momento angolare orbitale impartito agli atomi all'interno del fascio a spirale cambia anche le regole di selezione della meccanica quantistica che determinano come gli atomi attorcigliati interagiranno con altre particelle. Successivamente, i ricercatori spezzeranno questi fasci di elio in fotoni, elettroni e atomi di elementi diversi dall'elio per vedere in che altro modo potrebbero comportarsi.
Se il raggio di vortice si comporta davvero in modo diverso, potrebbe essere un candidato ideale per un nuovo tipo di microscopio in grado di studiare dettagli inesplorati a livello subatomico.
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