La massa può essere 'creata' all'interno del grafene, affermano i fisici

La natura della massa è uno dei grandi enigmi duraturi della scienza. Che cosa è massa e da dove viene sono domande che hanno perplesso scienziati e filosofi per secoli.

Quindi il suggerimento che la massa può essere creata all'interno dei nanotubi di carbonio produrrà alcuni significativi graffi sulla testa.

L'idea viene da Abdulaziz Alhaidari del Saudi Center for Theoretical Physics in Arabia Saudita e da alcuni amici che iniziano con una revisione delle proprietà esotiche del grafene, un foglio bidimensionale di rete di carbonio.

Una delle nuove idee più entusiasmanti nella fisica dello stato solido è che il grafene può fungere da laboratorio per lo studio della fisica relativistica esotica. Si scopre che le proprietà elettroniche del grafene possono essere sintonizzate in modo che il movimento di elettroni e lacune attraverso la struttura a velocità di 10^6 m/s sia matematicamente equivalente al comportamento degli elettroni che viaggiano nel vuoto vicino alla velocità della luce .

Nel linguaggio della fisica, il loro comportamento è governato non dall'equazione di Schrodinger convenzionale a cui obbediscono gli elettroni ordinari, ma dall'equazione di Dirac senza massa che descrive la fisica relativistica. Queste equazioni non tengono conto della massa (come suggerisce il nome), quindi gli elettroni e le lacune si comportano come se non avessero massa.

Questo è importante perché, in passato, il comportamento relativistico degli elettroni era accessibile solo ai fisici con un acceleratore di particelle ad alta energia nel loro cortile. Ora qualsiasi laboratorio dotato di carbonio, elettricità e cavi può farlo.

Ciò ha suscitato un enorme interesse: un'idea è che una nuova generazione di dispositivi elettronici a base di grafene sarà in grado di sfruttare gli effetti possibili nella fisica relativistica piuttosto che utilizzare i semplici vecchi effetti vanigliati (anche se esattamente come non è ancora chiaro).

Ora passiamo alle buffonate che a volte i fisici teorici fanno quando pensano alla massa. Un'idea è che la massa sorge perché l'universo ha dimensioni extra, simili allo spazio, che esistono solo su scale minuscole. I fisici dicono che queste dimensioni sono compattate.

Le dimensioni compattate hanno un effetto importante nella meccanica quantistica, modificando le equazioni che descrivono l'universo in modo che includano un termine per la massa. In queste teorie, è così che nasce la massa.

L'idea di Alhaidari e co è che un effetto simile può verificarsi nel grafene se le dimensioni simili allo spazio nel grafene possono essere compattate. In altre parole, se riduci il numero di dimensioni simili allo spazio nel grafene da due a uno, le equazioni senza massa che descrivono il comportamento di elettroni e lacune cambieranno per includere un termine per massa. In effetti, la compattazione delle dimensioni crea massa.

Quindi, come compattare le dimensioni simili allo spazio nel grafene? Semplice, lo arrotoli. Questo trasforma il foglio in un tubo che è effettivamente unidimensionale, almeno per quanto riguarda gli elettroni e le lacune.

Ci sono alcune importanti differenze matematiche tra la massa che può essere generata in questo modo e le cose su cui puoi battere le nocche. Ma ora i fisici hanno la possibilità di confrontare gli effetti in un normale laboratorio.

La capacità di generare o distruggere la massa semplicemente cambiando la geometria del grafene è un'idea potente. La prima sfida sarà riprodurre l'effetto in laboratorio. Aspettatevi di trovare fisici allo stato solido che bruceranno il petrolio di mezzanotte nelle prossime settimane.

Oltre a ciò, la domanda è come sfruttare il nostro nuovo potere sulla massa. Suggerimenti nella sezione commenti per favore.

Rif: arxiv.org/abs/1010.3437 : Generazione di massa dinamica tramite compattazione spaziale nel grafene

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