Nel 2019 un team di ricercatori del Cnr e dell’Università di Firenze è riuscito a osservare nell’Istituto nazionale dell’ottica di Pisa un nuovo stato della materia: il supersolido. Esso combina le proprietà di un superfluido, in particolare quella di essere un fluido con zero viscosità, con quelle tipiche dei solidi, dal momento che le particelle che lo compongono formano una struttura rigida e ordinata spazialmente.
Nel mondo scientifico speculazioni sulla possibilità di creare il supersolido in laboratorio esistevano già a partire dagli anni ‘60, e i primi studi si sono concentrati sull’osservazione del comportamento dell’elio. Tuttavia, non essendo stato raggiunto alcun risultato confortante, si è deciso di puntare sui gas quantistici ultrafreddi, come il condensato di Bose-Einstein.
Quest’ultimo è uno stato particolare della materia, che si forma quando un gas di bosoni a bassa densità viene raffreddato a temperature molto vicine allo zero assoluto, e nel quale le particelle sono in stato superfluido. In questa condizione, i bosoni cominciano a comportarsi come se fossero un unicum, e non come particelle separate, e, occupando lo stato quantistico più basso, esibiscono anche a livello macroscopico le proprietà che li caratterizza a livello microscopico, come ad esempio,
L’idea innovativa che ha portato lo studio condotto a Pisa al successo è stata quella di osservare un condensato di Bose-Einstein, realizzato, però con atomi molto magnetici. Gli atomi, infatti, si comportano come veri e propri magneti, formando una struttura fissa e periodica nella loro interazione reciproca, ma allo stesso tempo, rimangono liberi di muoversi all’interno del sistema, esattamente come avviene nei superfluidi.
Come ha spiegato Modugno, membro del team di ricerca: “L’eccezionalità è che i condensati di Bose-Einstein hanno poco a che vedere coi solidi. Questa è la prima volta che si realizza un solido con particelle bosoniche identiche tra loro e perciò indistinguibili, che restano libere di muoversi, proprietà tipiche dei superfluidi”.
Un altro aspetto che rende ancor più merito all’esperimento, è il fatto che la supersolidità emerge direttamente dall’interazione atomica, senza il bisogno di un reticolo ottico esterno. Ciò facilita anche la diretta osservazione del flusso del superfluido e, di conseguenza, della prova definitiva dell’esistenza del supersolido come stato della materia.
La scoperta si è rivelata di primissimo interesse e ha subito aperto un nuovo filone di studi per indagare nuove proprietà dei materiali quantistici, con numerosi laboratori esteri che si sono lanciati a riprodurre il sistema creato a Pisa per esplorarne le proprietà. Inoltre, risvolti pratici di queste ricerche potrebbero portare allo sviluppo di nuovi materiali e di nuove tecnologie.
Fonti:
www.galileonet.it
www.lescienze.it
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