Eccellenti sinergie nella ricerca quantistica
Due progetti di ricerca che coinvolgono l'ETH di Zurigo sono stati premiati con una delle sovvenzioni ERC Synergy Grant. Con questa sovvenzione, l'UE intende promuovere ricerche pionieristiche che sono possibili solo grazie alla sinergia di più team. Chi siamo potrà ora investire 26 milioni di euro nei due progetti.
Con il progredire della ricerca fondamentale, le questioni diventano sempre più complesse. Per affrontare questo problema, è necessario superare i confini tra le discipline e combinare le competenze e le risorse di diverse aree. Nel 2012, il Consiglio europeo della ricerca ERC ha lanciato il Synergy Grant. Questa sovvenzione premia i progetti che utilizzano le sinergie in modo particolarmente efficace e innovativo per indagare su questioni di ricerca urgenti. I progetti devono coinvolgere da due a quattro gruppi di ricerca. L'ERC ha annunciato oggi che due progetti che coinvolgono l'ETH di Zurigo hanno ottenuto una sovvenzione per le sinergie. La sovvenzione ammonta a 26,6 milioni di euro, di cui 11,8 milioni andranno all'ETH di Zurigo. Entrambi i progetti riguardano la ricerca quantistica. Mentre i professori dell'ETH Lukas Novotny e Romain Quidant stanno cercando di portare un oggetto particolarmente grande in uno stato di sovrapposizione quantistica nell'ambito di Q-Xtreme, il progetto Quantropy, con la partecipazione del professore dell'ETH Klaus Ensslin, sta sviluppando nuovi metodi di misurazione per comprendere meglio gli stati quantistici complessi correlati nei solidi. Quest'anno un totale di 34 progetti di ricerca hanno ricevuto una sovvenzione Synergy, con un finanziamento complessivo di circa 350 milioni di euro.
Le relazioni con l'Europa come fattore di successo
All'inizio dell'anno, l'ETH di Zurigo aveva già ottenuto buoni risultati nei finanziamenti alla ricerca da parte del Consiglio europeo della ricerca: A settembre è stato annunciato che l'ERC finanziava dodici progetti dell'ETH in un'altra categoria, quella degli Starting Grant. Ci sono anche due Advanced Grants. "Questi premi non sono solo un onore, ma anche un promemoria di quanto siano fondamentali le nostre relazioni europee", sottolinea Detlef Günther, Vicepresidente per la ricerca dell'ETH. "? più importante che mai che l'Europa si avvicini alla ricerca. Rimarremo a questo livello elevato solo se potremo scambiare e utilizzare competenze e risorse con il minor numero possibile di barriere. ? fondamentale che la Svizzera possa partecipare al programma di ricerca europeo anche dopo il 2020, su base completamente associata", sottolinea Günther. Il programma di ricerca "Horizon 2020" si conclude quest'anno. Non è ancora chiaro se e in quale forma la Svizzera sarà coinvolta nel programma successivo "Orizzonte Europa".
I progetti in sintesi
In un metallo ordinario, gli elettroni si muovono in modo sostanzialmente indipendente l'uno dall'altro. Tuttavia, quando interagiscono in un materiale più complesso, appaiono effetti affascinanti e spesso tecnologicamente interessanti. Esempi ben noti sono il ferromagnetismo o la superconduttività. Inoltre, vi è un numero crescente di previsioni di nuovi stati in cui gli elettroni interagenti mostrano proprietà che sono sia controintuitive che tecnologicamente promettenti. Questi effetti includono, ad esempio, i fermioni di Majorana, che in un certo senso consistono in metà di un elettrone e rivelano dove si trovavano in precedenza quando vengono rilevati.
I metodi di misura convenzionali spesso non forniscono risultati chiari per questi effetti "esotici". Klaus Ensslin Lo scienziato dell'ETH di Zurigo, del Laboratorio di Fisica dello Stato Solido dell'ETH, insieme a Frédéric Pierre dell'Università di Parigi-Saclay, Joshua Folk dell'Università della British Columbia di Vancouver e Yigal Meir dell'Università Ben-Gurion in Israele, vuole quindi sviluppare metodi di misurazione fondamentalmente diversi nell'ambito del progetto ERC Synergy Quantropy. Il team si concentra sui parametri termodinamici, in particolare sull'entropia. Ciò consentirà loro di esplorare il modo in cui gli stati quantistici complessi correlati nei solidi possono essere meglio compresi. Per i fermioni di Majorana, ad esempio, il nuovo approccio dovrebbe mostrare chiaramente se sono presenti in un particolare materiale. Gli scienziati sperano anche di ottenere nuove conoscenze su altri effetti, come la superconduttività recentemente scoperta negli strati di grafene attorcigliati.
Le proprietà fisiche quantistiche sono più evidenti negli oggetti minuscoli: a livello di singoli atomi e subunità di atomi. ? anche qui che possono essere studiate al meglio. Rispetto ai singoli atomi, le nanoparticelle sono enormi. Nel loro progetto di sinergia ERC Q-Xtreme, i professori dell'ETH Lukas Novotny e Romain Quidant Insieme a Markus Aspelmeyer e Oriol Romero-Isart delle Università di Vienna e Innsbruck, il Politecnico di Zurigo metterà per la prima volta un oggetto del diametro di 100 nanometri in uno stato di sovrapposizione quantistica. Gli scienziati utilizzeranno forze ottiche, elettriche e magnetiche per influenzare una sfera di vetro in modo che si trovi contemporaneamente in due posizioni diverse (o in nessuna delle due). Nel progetto, i ricercatori vogliono creare lo stato quantistico più estremo mai raggiunto finora: una sovrapposizione a una densità di materiale un miliardo di volte superiore a quella dei gas atomici e a una massa 100.000 volte superiore a quella degli esperimenti precedenti. Tali superposizioni quantistiche sono molto fragili e reagiscono in modo sensibile alle influenze esterne, come le forze inerziali e la gravità. Sarà quindi possibile utilizzare gli esperimenti per studiare sperimentalmente l'influenza della gravità sulle sovrapposizioni quantistiche. Inoltre, in futuro dovrebbe essere possibile produrre dispositivi di misurazione sensibili per l'accelerazione, la rotazione o la gravità. Gli esperimenti saranno condotti presso l'ETH di Zurigo e l'Università di Vienna; gli scienziati dell'Università di Innsbruck integreranno il progetto con lavori teorici.