Stōrmer, Horst Ludwig

Stōrmer, Horst Ludwig

Fisico tedesco, nato a Francoforte sul Meno il 6 aprile 1949. Compiuti gli studi presso la J.W. Goethe-Universität di Francoforte, nel 1977 ha conseguito il dottorato (equivalente al Ph.D.) in fisica presso l'università di Stoccarda. Dal 1978 ha lavorato a Murray Hill, nel New Jersey, presso i Bell Laboratories (poi divenuti Lucent Technology Laboratories) assumendo dal 1983 la direzione del gruppo di ricerca sulle proprietà elettroniche e ottiche dei solidi e divenendo, dal 1992 al 1997, direttore del laboratorio di fisica. Nell'ultimo periodo di permanenza, S. ha rinunciato alla carica di direttore, per dedicarsi nuovamente alla ricerca attiva sui semiconduttori. Dal 1998 è professore di fisica presso la Columbia University di New York. S. è membro dell'American Physical Society e dell'American Academy of Art and Sciences e ha ricevuto numerose onorificenze, tra le quali l'Oliver E. Buckley Prize (1984) da parte della American Physical Society, la Otto Klung Physics Award da parte della Freie Universität di Berlino (1985) e la medaglia del Franklin Institute Science Museum di Philadelphia (1998). Nel 1998 ha ottenuto il premio Nobel per la fisica, congiuntamente a D.C. Tsui e a R.B. Laughlin, per la scoperta e la successiva spiegazione teorica di una nuova forma di fluido quantistico che presenta portatori di carica caratterizzati da carica elettronica frazionaria.

La scoperta di S. si ricollega agli studi sull'effetto Hall quantistico nei semiconduttori effettuati da K. von Klitzing, che valsero a quest'ultimo il premio Nobel per la fisica nel 1985. Ripetendo l'esperienza di Hall in condizioni di bassa temperatura e di elevati valori del campo magnetico applicato, von Klitzing aveva rilevato effetti quantistici che si manifestavano con l'apparire di gradini nell'andamento dei valori della resistenza di Hall che potevano essere correlati al rapporto h/(ne²), dove h è la costante di Planck, e la carica elettronica e n un numero intero. Due anni più tardi, S. e Tsui ripeterono l'esperienza, utilizzando campioni costituiti da eterostrutture a base di arseniuro di gallio, ottenute in una forma estremamente purificata e strutturalmente controllata, tali da permettere un preciso confinamento bidimensionale delle cariche presenti. A tal fine, essi si avvalsero della tecnica epitassiale a fascio molecolare proposta da A. Cho e perfezionata da A. Gossard presso i Bell Laboratories. Sorprendentemente, S. e Tsui osservarono l'apparire di nuovi gradini nell'andamento della resistenza di Hall, che potevano essere correlati alle medesime grandezze fondamentali già citate, ora, però, divise per numeri frazionari. Tale fenomeno è noto da allora come effetto Hall quantistico frazionario. L'effetto rilevato era spiegabile assumendo che gli elettroni, peraltro notoriamente portatori di carica indivisibile, si suddividessero in particelle più piccole dotate di carica frazionaria. Laughlin fornì un'interpretazione teorica del fenomeno, spiegando che gli effetti combinati di una bassa temperatura e di un intenso campo magnetico costringono gli elettroni a formare un nuovo tipo di fluido quantistico incomprimibile. In tale liquido gli elettroni appaiono suddivisi in particelle di carica frazionaria non a causa di una loro effettiva suddivisione, ma perché il loro moto cooperativo realizza quasi-particelle di carica frazionaria. Inoltre, tali quasi-particelle si comportano come se fossero bosoni, particelle caratterizzate da un numero quantico di spin nullo o unitario, mentre gli elettroni sono fermioni, con numero quantico di spin 1/2. S., dichiarando che "la cosa sorprendente è che la mutua cooperazione degli elettroni consente di rilevare forme più piccole degli oggetti iniziali", ha pertanto indicato una nuova strada per l'investigazione dello stato intimo della materia.

S. ha proseguito, negli anni successivi, gli studi di fisica sui sistemi confinati dimensionalmente, sia a due dimensioni (come nel caso della scoperta già menzionata), sia a una o a zero dimensioni, evidenziando ulteriori proprietà derivanti dall'azione collettiva degli elettroni. Da tali studi possono ricavarsi conseguenze di rilievo per la realizzazione di nuovi componenti elettronici miniaturizzati.