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Unificare gli aspetti della meccanica classica e quantistica

Le onde di luce classiche e le onde meccaniche quantistiche mostrano forti analogie per quanto riguarda determinate proprietà dinamiche. Gli scienziati ne hanno rivelato la natura unificante con interessanti applicazioni potenziali.
Unificare gli aspetti della meccanica classica e quantistica
I fenomeni presenti in entrambe le meccaniche classica e quantistica stanno generando forte interesse per le loro potenziali applicazioni alla spintronica, all'informatica quantistica e non solo. Tecniche ed esperimenti possibili nell'ambito dell'ottica moderna, inclusa la fotonica, offrono l'opportunità di testare idee di meccanica quantistica in sistemi meccanici classici (ottici o elettromagnetici, EM).

Gli scienziati hanno avviato il progetto SPIVOR ("Geometrical aspects of spin and vortex dynamics in electromagnetic and matter waves"), finanziato dall'UE, per analizzare le analogie nelle dinamiche di spin e vortice nei sistemi meccanici classici e quantistici. Lo spin è un'entità meccanica strettamente quantistica di particelle elementari, una forma intrinseca di momento angolare che non ha nulla a che fare con la rotazione (in contrasto con il momento angolare orbitale) e quantizzata in valori discreti. È inoltre caratteristico di elettroni e di fotoni, l'unità quantistica della radiazione EM.

La maggior parte delle particelle con spin ha un momento magnetico e i vortici magnetici di meccanica quantistica, piccoli uragani di magnetismo di alcuni atomi di larghezza, hanno suscitato grande interesse per la loro potenziale applicazione nella conservazione magnetica della memoria. Il progetto SPIVOR si è occupato dei problemi dell'accoppiamento spin-orbita (SOI, Spin-Orbit Coupling) e del momento angolare nell'ottica e nella meccanica quantistica con potenziali applicazioni alle fibre ottiche, ai metamateriali (quelli con proprietà non presenti in natura) e telerilevamento di atmosfera turbolenta.

I ricercatori hanno sviluppato descrizioni teoriche di fenomeni che sono stati successivamente testati in via sperimentale per la verifica. I risultati unificati in precedenza hanno scisso i problemi evidenziando interrelazioni fondamentali tra loro e consentendo una comprensione decisamente più approfondita di SOI e AM nelle onde ottiche e di elettroni. Inoltre, il progetto ha sviluppato nuovi metodi per manipolare e misurare fenomeni in materiali e nanostrutture che sicuramente contribuiranno allo sviluppo di campi intercorrelati come l'optoelettronica, la magnetoelettronica e la spintronica.

Il progetto SPIVOR ha rivelato la natura unificante delle dinamiche di spin e vortice nelle onde di luce classiche e nelle onde di elettroni della meccanica quantistica per una comprensione fondamentale più approfondita e una pletora di applicazioni interessanti.

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